Введение к работе
Актуальность проблемы. В современных условиях перевозок важное значение приобретает задача увеличения провозной способности железных дорог и обеспечения перевозки массовых грузов. В эксплуатации на железных дорогах СНГ находится около 12 тысяч восьмиосных цистерн, обеспечивающих высокоэффективную перевозку нефтепродуктов. Назначенный срок службы соединительных балок восьмиосных вагонов, произведённых в период с 1960 г. по 1988 г. истёк. Создание конструкций соединительных балок, пригодных для организации серийного производства в России является актуальной задачей, непосредственно вытекающей из требований обеспечения безопасной эксплуатации восьмиосных вагонов.
Целью работы является разработка научно обоснованных рекомендаций и технических решений по выбору конструктивных параметров, обеспечивающих прочность, технологичность соединительных балок четырёхосных тележек восьмиосных цистерн.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
-
Проанализировать конструктивные особенности существующих соединительных балок с учётом повреждаемости их в эксплуатации и разработать предложения по их совершенствованию.
-
Создать уточнённую конечно-элементную модель соединительной балки, учитывающую особенности ее нагружения в эксплуатации.
-
Исследовать напряженно-деформированное состояние конструкции при различных схемах нагружения соединительной балки.
-
Разработать вариант конструкции усовершенствованной соединительной балки для массового производства в условиях машиностроительных предприятий.
чгтипнлг"Л. преппягярмцу ТЄХНИЧЄ-
FOC НАЦИОНАЛЬНАЯ «ИБЛНОТЕКА I
5. Экспериментально проверить эфф ских решений.
Решение поставленных задач проводилось путём комбинирования аналитических и численных методов, а также натурных экспериментов. Научная новизна исследований заключается в следующем:
-
Создана конечно-элементная модель соединительной балки, отличающаяся уточненным описанием силовых и кинематических граничных условий. Конечно-элементная модель балки учитывает особенности работы пятникового и подпятникового узлов и позволяет определить пути снижения напряжений в элементах балки.
-
Установлены закономерности влияния усилений соединительной балки на её напряжённо-деформированное состояние и ресурс.
-
Разработана конечно-элементная модель работы соединения пятник-подпятник, наиболее эффективно имитирующая работу соединительной балки в реальных условиях.
-
Уточнена методика статических и усталостных испытаний соединительных балок с учетом реальных условий эксплуатации. Практическая ценность работы.
Методика оценки напряжённо-деформированного состояния, позволила разработать комплекс мероприятий, направленных на создание новой безремонтной конструкции соединительной балки и разработку технологического процесса изготовления усовершенствованной конструкции соединительной балки. Усовершенствованная соединительная балка позволила увеличить ресурс соединительных балок при снижении стоимости их изготовления. Внедрение соединительных балок обеспечивает возможность безопасного завершения эксплуатации восьмиосных цистерн.
Реализация результатов работы. Предложения по совершенствованию конструкции соединительной балки использованы на ОАО «Центрос-вар» при изготовлении четырёх образцов соединительных балок. Отдельные положения и результаты работы используются при проведении науч-
ных исследований, выполнении дипломных работ и магистерских диссертаций на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство» ПГУПС.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях «Подвижной состав 21 века (идеи, требования, проекты) (ПГУПС, Санкт-Петербург, 2003г.), конференции «Неделя науки 2003» (ПГУПС, Санкт-Петербург, 2003г.). Результаты работы использованы при разработке новой конструкции соединительной балки в НВЦ "Вагоны, при разработке технологического процесса изготовления и капитально-восстановительного ремонта соединительных балок на ОАО «Центросвар».
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в четырёх печатных работах, результатом проведённых исследований является получение патента на полезную модель.
Структура и объём работы. Диссертация включает в себя введение, 5 глав, заключение и изложена на 126 страницах машинописного текста, в том числе 7 таблиц, 62 рисунков. Список использованных источников насчитывает 120 наименований.
