Усовершенствование конструкции литых деталей двухосных тележек грузовых вагонов (диссертация)
Loading...
Date
2015
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Abstract
RUS: Диссертация посвящена улучшению технических характеристик тележек грузовых вагонов путем совершенствования конструкции литых деталей. На основании проведеного обзора конструкций по материалам различных источников, а также по результатам патентного поиска установлены основные тенденции развития конструкций трехэлементных тележек грузовых вагонов для железных дорог колеи 1520 мм, направленные на увеличение осевых нагрузок, снижения износа трущихся деталей, улучшение динамических качеств грузовых вагонов, снижение эксплуатационных затрат за счет увеличения межремонтного пробега. Унификация по монтажным размерам деталей и узлов вагонов нового и предыдущего поколений определена как одно из перспективных направлений совершенствования грузового подвижного состава ж.д. дорог. Предложена унифицированная конструкция боковой рамы, которая позволяет решить проблему изломов боковых рам тележек грузового подвижного состава в эксплуатации, а также обеспечить ремонтопригодность тележки за счет унификации по монтажным размерам боковой рамы тележек нового (с увеличеной до 25 тс осевой нагрузкой) и предыдущего поколений. Усовершенствованы математические модели нагружения и конечно-элементные модели литых деталей тележек позволяющие учитывать силы трения в узлах тележки, так же вертикальную и горизонтальную жесткости рессорного подвешивания. Теоретические и экспериментальные исследования подтверждают правильность выбранных конструктивных решений при совершенствовании прочностных характеристик литых деталей тележек грузовых вагонов. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований прочностных характеристик литых деталей тележки грузовых вагонов свидетельствует о достоверности полученных данных. Описана расчетная схема и сформирована математическая модель пространственных колебаний четырехосного грузового вагона, возникающих вследствие его движения по изолированной неровности пути. Математическая модель пространственных колебаний грузовых вагонов в отличие от существующих моделей позволяет оценивать динамические показатели с учетом особенности конструкции клиновой системы гашения колебаний двухосной тележки грузового вагона. Проведен сравнительный анализ теоретических и экспериментальных исследований динамики вагонов, показывающий высокую сходимость результатов математического моделирования пространственных колебаний вагонов и динамических испытаний опытных образцов вагонов на железнодорожных путях общего пользования. Результаты математического моделирования и ходовых динамических испытаний показывают, что все динамические параметры грузовых вагонов на тележках предложенной конструкции соответствуют современным нормативным требованиям. Проведенные сравнительные ходовые динамические испытания и испытания по воздействию на путь грузовых вагонов, оборудованных тележками 18-1711 с разной конструкцией клиновой системы, показали, что при увеличении негативного воздействия на путь по сравнению с вагоном-эталоном, оборудованным тележками модели 18-100, показатели для тележек 18-1711 вне зависимости от конструкции находятся в пределах допускаемых значений. При этом вагон с плоской конструкцией клина рессорного подвешивания, унифицированного с конструкцией тележки 18-100 и ее аналогами, по большинству показателей превосходит клиновую систему с пространственной формой и увеличенным углом наклона рабочей поверхности к фрикционной планке боковой рамы, что подтверждает возможность унификации надрессорной балки по конструкции поверхностей фрикционных клиньев гасителей колебаний. В результате выполнения технико-экономического обоснования разработанных технических решений определена дополнительной чистая текущая стоимость на одну боковую раму от внедрения унифицированной боковой рамы тележки.
UKR: Дисертація присвячена поліпшенню технічних характеристик візків вантажних вагонів шляхом вдосконалення конструкції литих деталей. Запропонована уніфікована конструкція бічної рами, яка дозволяє вирішити проблему зламів бічних рам візків вантажного рухомого складу в експлуатації, а також забезпечити ремонтопридатність візка за рахунок уніфікації за монтажними розмірами бічної рами й надресорної балки візка нового (із збільшеним до 25 тс навантаженням на вісь) та попереднього покоління. Удосконалено математичні моделі навантаження і скінченно-елементні моделі литих деталей візків дозволяють враховувати сили тертя у вузлах візка, а також вертикальну й горизонтальну жорсткості ресорного підвішування. Описана розрахункова схема і сформована математична модель просторових коливань чотиривісного вантажного вагона, що виникають внаслідок його руху по ізольованій нерівності шляху. Математична модель просторових коливань вантажних вагонів на відміну від існуючих моделей дозволяє оцінювати динамічні показники з урахуванням особливості конструкції клинової системи гасіння коливань двовісного візка вантажного вагона. Проведено порівняльний аналіз теоретичних і експериментальних досліджень динаміки вагонів, що показує високу збіжність результатів математичного моделювання просторових коливань вагонів і динамічних випробувань дослідних зразків вагонів на залізничних коліях загального користування. У рамках проведення випробувань впливу на колію вагона, обладнаного візками 18-1711. виконано дослідження залежності показників впливу на колію від форми фрикційного клину ресорного підвішування. У результаті виконання техніко-економічного обґрунтування розроблених технічних рішень визначена додаткова чиста поточна вартість на одну бічну раму від впровадження уніфікованої бічної рами візка.
ENG: Thesis is dedicated to improving the technical characteristics of the carriages of freight railcars by improving the design of cast parts. The unified design of the side-frame, which allows us to solve the problem of breaks of side-frame of bogie in operation, and to ensure maintainability of the due to the unification on the mounting dimensions of the side frame and bolster the new carts, increasing to 25 ton axle load and the previous generations of bogie. Improved mathematical model of loading and finite-element models of castings parts allow to take into account the friction forces at the nodes of bogie, as well vertical and horizontal stiffness of spring suspension. We describe the design scheme and formed a mathematical model of the spatial oscillations of railcar arising from its motion on an isolated road bumps. Mathematical model of the spatial fluctuations of freight railcars in contrast to existing models allows to evaluate the dynamic performance of the design with the wedge system damping of bogie. A comparative analysis of theoretical and experimental investigation of the dynamics of railcars, featuring a high convergence of the results of mathematical modeling of spatial oscillations of cars and dynamic testing of prototype railcars on the railways. As part of testing the impact of the path of the car equipped with bogie 18-1711 studied the impact indicators based on the way the shape of the friction wedge spring suspension. As a result of the feasibility of the developed technical solutions identified additional net present value at one side frame from the introduction of a unified side-frame.
UKR: Дисертація присвячена поліпшенню технічних характеристик візків вантажних вагонів шляхом вдосконалення конструкції литих деталей. Запропонована уніфікована конструкція бічної рами, яка дозволяє вирішити проблему зламів бічних рам візків вантажного рухомого складу в експлуатації, а також забезпечити ремонтопридатність візка за рахунок уніфікації за монтажними розмірами бічної рами й надресорної балки візка нового (із збільшеним до 25 тс навантаженням на вісь) та попереднього покоління. Удосконалено математичні моделі навантаження і скінченно-елементні моделі литих деталей візків дозволяють враховувати сили тертя у вузлах візка, а також вертикальну й горизонтальну жорсткості ресорного підвішування. Описана розрахункова схема і сформована математична модель просторових коливань чотиривісного вантажного вагона, що виникають внаслідок його руху по ізольованій нерівності шляху. Математична модель просторових коливань вантажних вагонів на відміну від існуючих моделей дозволяє оцінювати динамічні показники з урахуванням особливості конструкції клинової системи гасіння коливань двовісного візка вантажного вагона. Проведено порівняльний аналіз теоретичних і експериментальних досліджень динаміки вагонів, що показує високу збіжність результатів математичного моделювання просторових коливань вагонів і динамічних випробувань дослідних зразків вагонів на залізничних коліях загального користування. У рамках проведення випробувань впливу на колію вагона, обладнаного візками 18-1711. виконано дослідження залежності показників впливу на колію від форми фрикційного клину ресорного підвішування. У результаті виконання техніко-економічного обґрунтування розроблених технічних рішень визначена додаткова чиста поточна вартість на одну бічну раму від впровадження уніфікованої бічної рами візка.
ENG: Thesis is dedicated to improving the technical characteristics of the carriages of freight railcars by improving the design of cast parts. The unified design of the side-frame, which allows us to solve the problem of breaks of side-frame of bogie in operation, and to ensure maintainability of the due to the unification on the mounting dimensions of the side frame and bolster the new carts, increasing to 25 ton axle load and the previous generations of bogie. Improved mathematical model of loading and finite-element models of castings parts allow to take into account the friction forces at the nodes of bogie, as well vertical and horizontal stiffness of spring suspension. We describe the design scheme and formed a mathematical model of the spatial oscillations of railcar arising from its motion on an isolated road bumps. Mathematical model of the spatial fluctuations of freight railcars in contrast to existing models allows to evaluate the dynamic performance of the design with the wedge system damping of bogie. A comparative analysis of theoretical and experimental investigation of the dynamics of railcars, featuring a high convergence of the results of mathematical modeling of spatial oscillations of cars and dynamic testing of prototype railcars on the railways. As part of testing the impact of the path of the car equipped with bogie 18-1711 studied the impact indicators based on the way the shape of the friction wedge spring suspension. As a result of the feasibility of the developed technical solutions identified additional net present value at one side frame from the introduction of a unified side-frame.
Description
Н. Манкевич: ORCID 0000-0002-7222-7226
Захист – 16 жовтня 2015 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Захист – 16 жовтня 2015 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Keywords
бічна рама, надресорна балка, уніфікована конструкція, напружено-деформований стан, динамічна завантаженість, втомна міцність, динаміка вагона, вплив на шлях, просторові коливання, боковая рама, надрессорная балка, унифицированная конструкція, напряженно-деформированное состояние, динамическая нагруженность, усталостная прочность, динамика вагона, воздействие на путь, пространственные колебания, side frame, bolster, unified design, stress-strain state, dynamic loading, fatigue strength, dynamics of the car, impact on the way, spatial fluctuations, КВВГ
Citation
Манкевич Н. Б. Совершенствование конструкции литых деталей двухосных тележек грузовых вагонов : дис. ... канд. техн. наук : 05.22.07. Днепропетровск, 2015. 263 с.