Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор и анализ исследований по совершенствованию конструкций универсальных полувагонов. Обоснование и постановка рассматриваемых в диссертации задач 7
1.1 Обзор и анализ исследований по совершенствованию конструкций универсальных полувагонов 7
1.2 Постановка рассматриваемых в диссертации задач 16
2 Анализ и классификация конструкций универсальных полувагонов и их повреждений 18
2.1 Анализ конструкций полувагонов и их классификация 18
2.2 Разработка обобщенной структурной схемы универсального полувагона 37
2.3 Анализ повреждений элементов полувагонов в эксплуатации и их классификация 40
2.4 Выводы 52
3 Разработка методики совершенствования конструкции универсального полувагона 53
3.1 Формирование общего алгоритма совершенствования конструкции универсального полувагона 54
3.2 Разработка методики выбора параметров отдельных элементов конструкции 59
3.3 Разработка уточненной методики исследования прочности конструкции универсального полувагона при воздействии сыпучих грузов. 70
3.4 Уточнение методики расчетно-экспериментальной оценки усталостной прочности с учетом результатов диагностирования технического состояния конструкций 81
3.5 Формирование конечно-элементной модели конструкции кузова универсального полувагона 89
3.6 Выводы 97
4 Расчетное исследование конструкции универсального полувагона по разработанным методикам 98
4.1 Исследование прочности и обоснование параметров несущих элементов торцевой стены 99
4.2 Исследование прочности и обоснование параметров верхней обвязки боковой стены 106
4.3 Исследование устойчивости и обоснование параметров обшивки боковой стены 113
4.4 Оценка усталостной прочности несущей конструкции универсального полувагона с выбранными параметрами 116
4.5 Выводы 120
5 Экспериментальное исследование прочности универсального полувагона121
5.1 Разработка методики экспериментального исследования прочности конструкции полувагона 121
5.2 Статические испытания полувагона 138
5.3 Ударные испытания полувагона 141
5.4 Оценка усталостной прочности конструкции 143
5.5 Оценка сходимости результатов расчетных и экспериментальных исследований 145
5.6 Выводы 147
6 Использование результатов исследований и оценка экономической эффективности от их внедрения 148
Заключение 152
Список литературы
- Постановка рассматриваемых в диссертации задач
- Анализ повреждений элементов полувагонов в эксплуатации и их классификация
- Уточнение методики расчетно-экспериментальной оценки усталостной прочности с учетом результатов диагностирования технического состояния конструкций
- Исследование устойчивости и обоснование параметров обшивки боковой стены
Введение к работе
Актуальность работы.
Важную роль в развитии экономики Российской Федерации играет эффективная работа железнодорожного транспорта. Значительная часть грузов железнодорожного транспорта перевозится в универсальных полувагонах. В результате полувагон является самым массовым видом грузового подвижного состава. Конструкция современного универсального полувагона создана на основе многолетнего опыта эксплуатации и многочисленных испытаний, проведенных проектными и исследовательскими организациями вагоностроения.
В результате конструкция полувагона постоянно совершенствовалась для удовлетворения все более возрастающих требований эксплуатации. Однако, как показали обследования, проведенные в последние 5 лет, боковые и торцевые стены, которые являются основными несущими элементами кузова, не имеют необходимых эксплуатационных качеств. Применяемые методы ремонта кузова не в полной мере позволяют восстанавливать его ресурс в эксплуатации.
Таким образом, исследования, направленные на совершенствование универсальных полувагонов, являются актуальными и вытекают из первоочередных задач, стоящих перед железнодорожным транспортом страны. В современных условиях дальнейшее совершенствование конструкции полувагона невозможно без использования комплекса уточненных методов исследования.
Целью работы является разработка комплекса методик уточненного исследования и выбора рациональных параметров основных несущих элементов полувагона и на их основе совершенствование кузова универсального полувагона.
За последние несколько десятилетий разработано большое количество методик, рекомендаций и проектов модернизаций полувагонов, часть из которых реализована и успешно используется, однако необходимость дальнейшего совершенствования кузовов полувагонов сохраняется. В диссертационной работе для достижения сформулированной цели были поставлены и решены следующие основные задачи:
Выполнены обзор и классификация существующих конструкций полувагонов, позволившие выявить основные особенности их конструкции.
Разработана обобщенная конструктивная схема полувагона, позволяющая формировать параметризованные расчетные модели основных несущих элементов кузова с учетом конструктивных, функциональных и технологических взаимосвязей их элементов.
Проанализированы основные эксплуатационные повреждения элементов конструкции хузова полувагона - в результате выявлены узлы полувагонов, требующие первоочередной модернизации.
Предложена методика и алгоритм выбора рациональных геометрических параметров элементов конструкции полувагона, основанные на многовариантных прочностных расчетах с использованием параметризованных моделей.
Уточнены методики прочностного расчета полувагона на основе расчетно-экспериментальной оценки усталостной прочности с учетом реального состояния: узлов в эксплуатации, а также результатов статических прочностных и усталостных испытаний.
Выполнена апробация разработанных расчетных параметризованных моделей, методик и алгоритма при совершенствовании конструкции торцевой и боковой стены кузова полувагона.
Проведены экспериментальные исследования дня верификации расчетных моделей, методик и алгоритмов и выполнена проверка эффективности разработанных конструкторских мероприятий.
Сделана оценка экономического эффекта от применения разработанных методики и алгоритма совершенствования конструкции полувагона, а также внедрения результатов работы.
Решение поставленных задач проводилось путем комбинирования аналитических методов, численного моделирования и проведения натурных экспериментов.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Выполнена классификация полувагонов и на ее основе разработана обобщенная конструктивная схема, позволяющая формировать параметризованные расчетные модели с учетом конструктивных, функциональных и технологических взаимосвязей их элементов.
Разработаны алгоритм и методика выбора геометрических параметров торцевой и боковой стен полувагона, позволяющие производить совершенствование их конструкции на основе уточненного исследования параметров их напряженного состояния, устойчивости и усталостной прочности.
Получены зависимости влияния геометрических параметров несущих элементов на напряженно-деформированное состояние, устойчивость и усталостную прочность торцевой и боковой стен, позволяющие выбирать рациональные параметры полувагона.
Предложена расчетно-экспериментальная зависимость для оценки ударного воздействия сыпучего груза на торцевую стенку, позволяющая в 2,5...3 раза повысить достоверность расчетных исследований прочностных параметров несущих элементов полувагона.
Практическая значимость и реализация работы:
Разработанная методика совершенствования конструкции полувагона позволяет осуществлять выбор рациональных геометрических параметров элементов кузова при их модернизации и обеспечить снижение трудоемкости и объема кузовного ремонта.
Сформированные параметризованные расчетные модели торцевой и боковой стены полувагона, учитывающие конструктивные, функциональные и технологические взаимосвязи их элементов, позволяют сократить затраты времени и повысить общее качество проектирования при решении задачи выбора их рациональных параметров.
Предложенная методика расчета ударного воздействия сыпучего груза на торцевую стенку позволяет в 2,5...3 раза повысить достоверность расчета прочности конструкции полувагона.
Полученные экспериментальные зависимости величин напряжений от действия сыпучего груза в конструкции кузова полувагона в зависимости от плотности и угла естественного откоса груза позволяют сократить затраты на проведение статических испытаний полувагонов.
Достоверность полученных результатов подтверждается результатами экспериментальных исследований полувагона: максимальное расхождение экспериментальных и расчетных напряжений не превышает: 8% при действии статических нагрузок, 10% при ударных нагружениях. Обоснованность разработанных рекомендаций подтверждается положительными результатами эксплуатационных испытаний. В диссертационной работе изложены научно обоснованные технические разработки по формированию конструкторских мероприятий, направленных на совершенствование кузова универсального полувагона, имеющие существенное значение для экономики железнодорожного транспорта страны.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты» ПГУПС (2005,2007 гг.); на неделях науки ПГУПС (2005-2007 гг.); на научно-технических совещаниях ООО «Инженерный центр вагоностроения» (2005-2008 гг.).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в десяти печатных работах, отдельные разделы теоретических исследований приведены в одном отчете о научно-исследовательской работе. По результатам внедрения было получено два патента на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация включает в себя введение, шесть глав, заключение, приложение и изложена на 176 страницах
машинописного текста, содержит 8 таблиц и 109 иллюстраций. Список использованных источников насчитывает 133 наименования.
Постановка рассматриваемых в диссертации задач
Анализ тенденций развития современного грузового вагоностроения показывает, что вагоны нового поколения выполняются по конструктивным схемам, которые позволяют значительно ускорить процесс погрузки и выгрузки, увеличить степень сохранности перевозимого груза, повысить уровень механизации погрузо-разгрузочных процессов, а также обеспечить высокую надежность, ремонтопригодность и минимальную стоимость жизненного цикла. Решение представленных проблем возможно на основе глубоких научных исследований по совершенствованию конструкций вагонов.
Большая роль в развитии конструкций грузовых вагонов принадлежит отечественным ученым и конструкторам, работающим в научно производственных учреждениях, а также вагоностроительных заводах. Про веденный анализ показал, что большой вклад в совершенствование подвиж ного состава внесли отечественные ученные: П.С. Анисимов, Е.П. Блохин, Ю.П. Бороненко, В.И. Варава, М.Ф. Вериго, СВ. Вершинский, Л.О. Грачева, В.Н. Данилов, В.Д. Данович, Ю.В. Демин, Е.П. Дудкин, Н.М. Ершова, И.П. Исаев, Л.А. Кальницкий, А.А. Камаев, В.А. Камаев, Н.А. Ковалев, М.Л. Ковалев, М.Л. Коротенко, В.Н. Котуранов, А.Д. Кочнов, Н.Н. Кудрявцев, Л.Д. Кузьмич, В.А. Лазарян, В.В. Лукин, А.А. Львов, В.Б. Медель, Л.А. Манашкин, Е.Н. Никольский, Н.А. Панькин, М.П. Пахомов, Н.П. Петров, B.C. Плоткин, А.А. Попов, Ю.С. Ромен, А.Н. Савоськин, М.М. Соколов, Т.А. Тибилов, В.Ф. Ушкалов, В.Д. Хусидов, И.И. Челноков, Ю.М.Черкашин, Л.А. Шадур, И.Л. Шаринов, П.В. Шевченко, В.Ф. Яковлев, и другие, а также зарубежные исследователи И. Боймель, Д.Л. Кофман, Г. Марье, Е. Шперлинг, которыми решен ряд задач статической и динамической нагруженности рельсовых экипажей.
Работы по совершенствованию конструкций подвижного состава проводятся во ВНИИЖТе, МГУПСе, ГосНИИВе, ПГУПСе, ОмГУПСе, УрГУП-Се и в ряде других университетов, академий, научных и производственных объединениях [15, 14,33,34,38,41,45,74,90, 112, 119].
Значительный вклад в современный уровень знаний в области создания полувагонов внесли ученые: Ф.Х. Абашеев, И.А. Афанасьев, Е.В.Афонина, А.А. Битюцкий, А.Ю. Богачев, Н.Г. Буравлева, Н.Т. Винников, А.И. Гребцов, И.А. Дрыгина, В.И. Ерыгин, Р.И. Зайнетдинов, Л.В. Заславский, В.К. Красников, С.А. Кузнецов, М.К. Кукеев, В.М. Макухин, Е.И. Мироненко, А.Г. Нетеса, А.Э. Павлюков, А.И. Речкалов, В.М. Скляров, СИ. Смазанов, Г.Г. Ул-тургашев, М.И. Харитонов, И.Э. Черняк, Ю.А. Шмыров, В.Ю. Шувалов, В.А. Юдин и ряд других исследователей. Этими учеными были исследованы проблемы связанные с выбором рациональных параметров несущей металлоконструкции полувагонов, вопросы динамики полувагонов, а также разработаны методы оценки прочности и надежности несущей конструкции полувагонов [1, 4, 6, 8, 10, 11, 16, 21, 24, 26, 27, 28, 42, 44, 49, 59, 62, 65, 77, 82, 86, 88, 101, 104, 108, 118, 120, 122].
Оценкой условий эксплуатации полувагонов и их составных частей занимались Н.М. Авраменко, А.А. Давлетов, Н.Г. Иванова, В.А. Ивашов, Т.С. Королева, О.Г. Краснов, С.А. Кузнецов, М.В. Орлов, П.В. Паршин, Г.К. Сендеров, И.Г. Стулишайко, Ю.А. Хмелева, В.Ю. Шувалов и ряд других исследователей. В работах этих авторов проведены исследования по анализу причин разрушения поперечных и шкворневых балок полувагона, произведен анализ отказов грузовых вагонов, анализ работоспособности торсионов полувагонов, анализ технического состояния полувагонов в зависимости от рода перевозимого груза [3, 31, 43, 46, 85, 96].
Определенный вклад в совершенствование методик проектирования и методов расчетов полувагонов внесли отечественные ученые Ф.Х. Абашеев, Ю.Н. Аксенов, И.А. Афанасьев, А.Ю. Богачев, С.Н. Киселев, В.Н. Котуранов, А.Д. Кочнов, С.А. Кузнецов, В.М. Макухин, А.Г. Нетеса, А.Э. Павлюков, В.М. Скляров, В.Ю. Смирнов, М.И. Харитонов, Ю.М. Черкашин и ряд других ученых. Эти ученые разработали различные методики расчетов полувагонов: расчет показателей надежности элементов конструкции полувагона при постепенных отказах, методика расчета полувагонов на силы инерции, методика исследования напряженного состояния полувагона, а также методики оценки накопления повреждений в элементах конструкции полувагона от действия эксплуатационных нагрузок и учетом коррозионного износа [2, 5, 35, 36, 37, 39, 41, 47, 48, 60, 61, 66, 68, 69, 78].
Созданием новых конструкций полувагонов занимались В.Г. Дубровин, А.Б. Сурвилло, В.И. Гамиров, К.П. Демин, В.П. Ефимов, Л.М. Васильева, В.И. Талалай, Ф.Г. Гохман, В.И. Угаров, В.И. Рубан и другие. Работы этих ученых направлены на повышение технико-экономических показателей полувагонов путем разработки новых перспективных элементов. Ими рассмотрены вопросы разработки перспективных конструкций шкворневых узлов, крышек люков, а также создание новых полувагонов с улучшенными технико-экономическими показателями[23, 25, 97].
Однако в указанных работах недостаточное внимание уделялось методам исследований, учитывающим усталостную прочность и накопление повреждений в несущих элементах полувагонов в ходе эксплуатации, а также влиянию трещин и повреждений отдельных элементов на несущую способность полувагона в целом.
Более подробно были рассмотрены работы по выбору параметров грузовых вагонов. В работах института комплексных транспортных проблем под руководством В.В. Чиркина разработана методика определения оптимальных габаритных размеров грузовых вагонов, при условии максимального использования габаритного пространства, и методика оптимизации параметров грузовых вагонов по минимуму приведенных народнохозяйственных затрат [110, 111, 112]. Разработанная методика оптимизации параметров по зволяет учитывать изменения требований, предъявляемых к грузовым вагонам, исходя из характеристик перевозимых грузов, механизации и автоматизации погрузо-разгрузочных работ, габарита подвижного состава. Однако предложенная методика не позволяет получать параметры отдельных узлов вагонов без изменения конструктивно схемы вагона в целом.
В работах (МИИТа) под руководством Л.А. Шадура и В.Н. Котуранова проведен обширный комплекс исследований по технико-экономическому обоснованию и созданию большегрузных конструкций восьмиосных вагонов [18, 115]. В данных работах показана целесообразность использования в качестве оптимизационного критерия приведенных затрат народного хозяйства на осуществление перевозок. Исследованы зависимости коэффициента использования грузоподъемности и тары вагона от удельного объема кузова и рекомендованы его значения для четырех- и восьмиосных вагонов. А.А. Хохлов усовершенствовал методику выбора основных параметров вагонов с учетом их эксплуатации в рыночных условиях [105]. Однако эти работы в основном направлены на исследование технико-экономических параметров вагонов и не позволяют получать конструктивные параметры вагонов и параметры сечений несущих элементов вагонов.
Анализ повреждений элементов полувагонов в эксплуатации и их классификация
Для определения процедуры выбора параметров, уточнения методик оценки прочности и усталостной прочности, проведения расчетных и экспериментальных исследований, сопоставления расчетных и экспериментальных данных разработан общий алгоритм совершенствования конструкции универсального полувагона (рисунок 35), включающий в себя следующий комплекс работ: обзор конструкций полувагонов, разработка структурной схемы, анализ повреждений, оценка необходимости совершенствования конструкции, разработка прикладных методик выбора параметров отдельных элементов полувагона, разработка прикладных методик оценки прочности и усталостной прочности конструкции, формирование конечно-элементных моделей и проверка их корректности, совершенствование элементов конструкции, разработка методики экспериментальных исследований, проведение экспериментальных исследований, оценка достоверности результатов расчета, оценка экономической эффективности и внедрение результатов исследований.
Алгоритм совершенствования конструкции полувагона На первом этапе на основании данных о конструкциях полувагонов отечественных и зарубежных производителей и их параметров была разработана уточненная классификация полувагонов, позволившая выделить их основные отличительные. Полувагон представляет собой сложную систему, выбор параметров которой является важной задачей проектирования. Разбиение системы на подсистемы, узлы и детали позволило определить функциональную значимость каждого элемента полувагона и выявить элементы, требующие модернизации. На основании анализа повреждений элементов полувагона в эксплуатации сделан вывод о том, что отдельные узлы и детали, не в полной мере выполняют свое функциональное назначение, такие как, двутавр хребтовой балки, торцевая стена, верхняя обвязка, обшивка. Следовательно, существует потребность в модернизации вышеупомянутых элементов конструкции, что и является целью данной работы.
Для определения элементов, требующих модернизации, сформирована структурная схема универсального полувагона, представленная в разделе 2.2. Все объекты структурной схемы разделены по признаку новизны технического решения. Такое разделение позволяет выделить следующие подсистемы:
На втором этапе разработаны прикладные методики выбора параметров отдельных элементов полувагона, которые включают в себя выбор параметров отдельных элементов полувагона, определение их ограничений, разработку расчетных моделей, расчет базового варианта элементов, разработку модернизаций, расчет модернизированных элементов, оценку усталостной прочности полувагона по сравнению с исходной конструкцией. Отличительной особенностью этих методик является то, что разработаны прикладные методики уточнения оценки прочности и усталостной прочности конструкции полувагона в части разработки расчетных моделей, которым посвящены следующие разделы диссертации. В отличие от существующей методики оценки прочности конструкции, принятой в «Нормах...», уточненная методика предусматривает перераспределение динамического давления по высоте торцевой стенки. Уточненная методика усталостной прочности позволяет прогнозировать срок службы, приближенный к реальным условиям эксплуатации и ремонта, т.к. учитывает изменение напряжений и коэффициентов концентрации в элементах полувагонов.
На третьем этапе выполнено формирование расчетных моделей, которое включает выбор типа и размера конечного элемента, определение кинематических и силовых граничных условий. Проведена проверка корректности разработанных расчетных моделей, которая оценивается путем сравнения результатов расчета и данных о фактических повреждениях вагонов в эксплуатации, а также результатов эксперимента, являющегося предметом следующего раздела.
Выбор параметров указанных элементов осуществляется с помощью численных методов нелинейного программирования. В результате расчетов выбираются рациональные параметры сечений подкрепляющих элементов торцевой стены, количество и расположение подкрепляющих элементов торцевой стены, параметры сечения верхней обвязки, параметры гофров, расположенных на обшивке боковой стены, а также их количество.
Уточнение методики расчетно-экспериментальной оценки усталостной прочности с учетом результатов диагностирования технического состояния конструкций
Расчетная модель полувагона выполнена в виде двухуровневой расчетной модели. Для проведения анализа поведения металлоконструкции в целом при режимах эксплуатации, а также выделение из конструкции элементов или узлов, являющихся потенциально опасными с точки зрения выбранных критериев прочности, создается расчетная модель первого уровня - полувагон в целом. Расчетная модель полувагона в целом (рисунок 51а) выполнена из пластинчатых конечных элементов (shell 93), которые используются для моделирования искривленных оболочек (Рисунок 516). Элементы имеют шесть степеней свободы в каждом узле: перемещения в направлении осей X, Y и Z узловой системы координат и повороты вокруг осей X, Y и Z узловой системы координат. Вид перемещений является квадратичным в обоих направлениях в плоскости элемента. Для моделирования пятников использовались объемные десятиузловые конечные элементы (рисунок 51 в).
Выбор параметров сетки проводился на основании проведенных ранее исследований по влиянию густоты сетки и типа конечного элемента на напряженно-деформированное состояние [50]. В этой работе приводится обос нование размера и типа конечного для решения задач статической прочности элементов и узлов вагонов. В итоге предлагается использовать пластинчатые квадратичные конечные элементы с размеров ребра от 10 до 25 мм. Однако такой размер ребра значительно увеличит время расчета, поэтому в разработанной модели такой размер ребра использовался только в местах стыковки элементов или при моделировании небольших элементов. В пролетах балок и обшивке размер ребра элемента равнялся 100 мм.
Анализируя полученные результаты на соответствие принятым критериям прочности, полученные при расчете модели первого уровня, делают вывод о необходимости исследования отдельных узлов модели. Для этого создаются модели второго уровня. При этом граничные условия для моделей второго уровня определяют с учетом результатов расчета первого уровня.
Для анализа прочности металлоконструкции полувагона установлен ряд расчетных случаев, включающих нагрузки, предусмотренные «Нормами...» [74]. Расчетные случаи учитывали: квазистатические продольные нагрузки в автосцепное устройство (2,0 и 2,5 МН для I расчетного режима и 1,0 МН для III расчетного режима), ударно-тяговые продольные нагрузки в автосцепное устройство (2,5 и 3,5 МН для I расчетного режима и 1,0 МН для III расчетного режима), собственный вес полувагона и вес груза (для III расчетного режима - с учетом коэффициента динамики), силы, возникающие от внецентренного взаимодействия автосцепок двух соседних вагонов (100 мм для I расчетного случая и 50 мм для III расчетного случая), силы от взаимодействия вагонов в кривых, центробежные силы и ветровые нагрузки, самоуравновешенные (сила распора груза).
В качестве кинематических граничных условий в расчетных случаях приняты следующие условия: - в узлах расчетной модели, соответствующих опиранню на пятник, введены закрепления от перемещений в направлении поперечной оси, продольной оси и поворота относительно вертикальной оси; - при расчете от действия продольной нагрузки в узлах расчетной схемы, соответствующих ударным поверхностям упоров автосцепного устрой ства, с неударной стороны введены закрепления в направлении продольной оси;
При расчете принимались следующие допущения: материал конструкции работает в упругой стадии деформирования; материал конструкции обладает постоянными жесткостными характеристиками - модулем упругости, равным 2,1 105 МПа и коэффициентом Пуассона, равным 0,3.
По результатом расчета определяются лимитирующие узлы полувагона с минимальным запасом прочности и служащие исходными данными при выборе параметров отдельных элементов вагона. Достоверность результатов расчетов оценивается путем сравнения полученных данных с данными о реальных эксплуатационных повреждениях полувагонов и результатов ранее проведенных испытаний полувагонов.
Исследование устойчивости и обоснование параметров обшивки боковой стены
Приведенная в разделе 5.1 методика экспериментальных исследований, предусматривает проведение статических прочностных испытаний усовершенствованной конструкции полувагона. Статические прочностные испытания проводились на территории ОАО «Рославльский ВРЗ». Согласно методики перед началом испытаний производилась проверка кабелей измерительных схем и разъемов аппаратуры, протирка контактов ацетоном и этиловым спиртом.
Испытаниям подвергается опытный образец полувагона модели 12-9766, изготовленный на ОАО «Рославльский ВРЗ» в соответствии с комплектом конструкторской документации согласно 9766.00.00.000 и ТУ 3182-002-93942278-2006. Для других полувагонов методика испытаний аналогична и результаты экспериментальных исследований в данной работе не приводятся. Общий вид испытуемого вагона представлен на рисунке. 100.
Перед началом статических прочностных испытаний конструкции кузова опытного образца производилась наклейка тензорезисторов на опытный образец по схемам, представленным в разделе Произведена распайка и проверка кабелей измерительных схем и разъемов аппаратуры, проверка работы приборов с записью результатов в журнал испытаний. До начала испытаний в кузов полувагона были установлены гибкие емкости. В емкости заливалась вода, до полного объема кузова. Объем залитой воды контролировался расходомером. Для создания статической нагрузки в 5 гибких емкостей было залито 88,14 м воды плотностью 1000 кг/м . Фотография гибких емкостей, заполненных водой, приведена на рисунке 101.
Значения напряжений, возникающих от действия веса груза, для I и III режимов приведены в приложении А таблице А. 1. Значения напряжений были пересчитаны согласно разработанной методике на условный сыпучий груз "уголь" с плотностью 0,85 т/м и углом естественного откоса 0,62 рад.
Оценка результатов испытаний статическими нагрузками по I и III режимам осуществлялась сравнением полученных напряжений с допускаемыми величинами, согласно «Норм.. .»[74].
По результатам статических испытаний можно сделать следующие выводы:
1. Максимальные напряжения, возникающие вследствие действия груза, составили: - на верхней обвязке в точке 59-12 МПа (I режим), 47 МПа (III режим); - на промежуточных стойках в точках 22 и 31 - 23 МПа (I режим), 89 МПа (III режим); - на угловых стойках в 112 - -13 МПа (I режим), -51 МПа (III режим); - на торцевой стене в точке 102 - -12 МПа (I режим), -46 (III режим).
2. По результатам анализа напряженного состояния полувагона модели 12-9766, производства ОАО «Рославльсикй ВРЗ», можно сделать заключение о том, что конструкция полувагона удовлетворяет условиям прочности, согласно «Норм...» [74].
3. По результатам анализа напряжений, возникающих в контрольных точках, при действии груза "вода", можно сказать что напряжения больше более чем в 4 раза, чем при действии условного сыпучего груза "каменный уголь".
Приведенная в разделе 5.1 методика испытаний, предусматривает проведение испытаний на прочность при соударении усовершенствованной конструкции полувагона. Испытания на прочность при соударении проводились на территории ОАО «Рославльский ВРЗ». Согласно методики перед началом испытаний производилась проверка кабелей измерительных схем и разъемов аппаратуры, протирка контактов ацетоном и этиловым спиртом.
Испытаниям на прочность при соударении подвергался полувагонмоде-ли 12-9766, заполненный песчано-гравийной смесью до полной грузоподъемности. Испытания проводились в светлое время суток на территории ОАО «Рославльский ВРЗ» на прямом участке железнодорожного пути.
Перед началом ударных испытаний конструкции кузова опытного образца производилась наклейка тензорезисторов на опытный образец по схемам, представленным на рисунках 89 и 90 в разделе 5.1. Произведена распайка и проверка кабелей измерительных схем и разъемов аппаратуры, проверка работы приборов с записью результатов в журнал испытаний.
Перед началом испытаний произведена тарировка динамометрической автосцепки. Затем динамометрическая автосцепка была установлена на испытуемый вагон.
Величины сил соударения вагонов определялись по показаниям динамометрической автосцепки. Скорость соударений вычислялась по времени прохождения вагоном-бойком контрольной базы.
В процессе испытаний велся рабочий журнал, в который заносились порядок проведения работ и полученные предварительные результаты испытаний.
В процессе испытаний фиксировались: сила соударения вагонов, скорость набегания вагона-бойка и динамические напряжения в исследуемых точках конструкции полувагона. При испытаниях на соударение после каждого удара производился визуальный осмотр вагона с целью обнаружения повреждений конструкции. Соударения проводились со скоростями от 6 км/ч до 14км/ч.
