Please use this identifier to cite or link to this item: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/4384
Title: Способы увеличения прочности боковых рам трехэлементных тележек
Other Titles: Способи збільшення міцності бічних рам трьохелементних візків
Strength Increase Methods of the Side Frame of the Bogie in Three–Piece Trucks
Authors: Рейдемейстер, Алексей Геннадьевич
Рейдемейстер, Олексій Геннадійович
Reidemeister, Alexey G.
Шикунов, Александр Анатольевич
Шикунов, Олександр Анатолійович
Shykunov, Oleksandr A.
Keywords: боковая рама
трехэлементная тележка
прочность
модернизация
усиление
бічна рама
трьохелементний візок
міцність
модернізація
посилення
side frame
three-piece truck
strength
modernization
strengthening
КВВГ
Issue Date: 2015
Publisher: Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна
Citation: Рейдемейстер А. Г., Шикунов А. А. Способы увеличения прочности боковых рам трехэлементных тележек. Наука та прогрес транспорту. 2015. № 5 (59). С. 141–149. doi: 10.15802/stp2015/55351.
Abstract: RU: Цель. В работе предполагается найти способы усиления конструкции боковой рамы тележки в местах концентрации напряжений (соединение поясов, углы челюстных и буксовых проемов и т. п.), где, как показывает опыт эксплуатации, возможно зарождение усталостных трещин. Следует избежать заметного увеличения массы конструкции и не вызвать «перетекания» областей с большими напряжениями из одних участков конструкции в другие. Методика. Напряжения в боковой раме авторы определяют путем конечно-элементного моделирования. Сначала выявляют подлежащие усилению участки конструкции. На следующем этапе разрабатывают возможные способы усиления (увеличение толщины стенок, изменение радиусов сопряжения, введение дополнительных ребер жесткости и проч.). После этого по результатам моделирования оценивают эффективность каждого метода. Усиление отдельных участков боковой рамы не всегда приводит к увеличению ее прочности в целом (уменьшение напряжений в одном месте зачастую приводит к росту напряжений в другом). Дальнейшая процедура носит итерационный характер: в конструкцию рамы вносят удачные изменения, вновь выявляют ослабленные участки конструкции и т. д., до достижения приемлемого уровня прочности. Результаты. Направленный итерационный поиск позволяет найти комбинацию локальных усилений, существенно увеличивающих прочность конструкции. А именно: увеличены радиусы перехода от колонки к опорной поверхности и в отверстии между колонкой и наклонным поясом до 40 и 50 мм соответственно; добавлены ребра жесткости между верхней и нижней полочкой направляющей триангеля, а также на внутренней направляющей челюстного проема; уменьшена на треть площадь технологического отверстия в колонке. За счет предлагаемой комбинации усилений напряжения в конструкции удалось снизить на 41 %. Научная новизна. Учеными показана эффективность итерационной процедуры поиска комбинаций локальных усилений конструкции боковой рамы, позволяющих существенно увеличить ее прочность без значительного увеличения массы. Практическая значимость. Полученные результаты позволяют существенно повысить прочность боковой рамы трехэлементной тележки без заметного изменения ее геометрических и массовых характеристик.
UK: Мета. В роботі передбачається знайти способи посилення конструкції бічної рами візка в місцях концентрації напружень (з’єднання поясів, кути щелепних та буксових прорізів і т. п.), де, як показує досвід експлуатації, можливе зародження втомних тріщин. Слід уникнути помітного збільшення маси конструкції та не викликати «перетікання» областей із великими напруженнями з одних ділянок конструкції в інші. Методика. Напруження в бічній рамі автори визначають шляхом скінченно-елементного моделювання. Спочатку виявляють ділянки конструкції, які підлягають посиленню. На наступному етапі розробляють можливі способи посилення (збільшення товщини стінок, зміна радіусів сполучення, введення додаткових ребер жорсткості та ін.). Після чого за результатами моделювання оцінюють ефективність кожного методу. Посилення окремих ділянок бічної рами не завжди призводить до збільшення її міцності в цілому (зменшення напружень в одному місці часто призводить до зростання напружень в іншому). Подальша процедура носить ітераційний характер: в конструкцію рами вносять вдалі зміни, знову виявляють ослаблені ділянки конструкції і т. п., до досягнення прийнятного рівня міцності. Результати. Спрямований ітераційний пошук дозволяє знайти комбінацію локальних підсилень, що істотно збільшують міцність конструкції. Ними є: збільшені радіуси переходу від колонки до опорної поверхні та в отворі між колонкою і похилим поясом до 40 і 50 мм відповідно; додані ребра жорсткості між верхньою і нижньою поличкою направляючої триангеля, а також на внутрішній направляючій щелепного отвору, зменшена на третину площа технологічного отвору в колонці. За рахунок пропонованої комбінації підсилень напруження в конструкції вдалося знизити на 41 %. Наукова новизна. Вченими показана ефективність ітераційної процедури пошуку комбінацій локальних підсилень конструкції бічної рами, що дозволяють істотно збільшити її міцність без значного збільшення маси. Практична значимість. Отримані результати дозволяють істотно підвищити міцність бічної рами трьохелементного візка без помітної зміни її геометричних та масових характеристик.
EN: Purpose. In the paper it is proposed to find methods of structural reinforcement of a side frame of a bogie in areas of stress concentration (the compound zone, the corners of the pedestal jaw opening, etc.), where, as the experience of operation shows, it is possible the emergence of fatigue cracks. It should avoid a significant increase in weight of the structure and does not cause «overflow» areas with a lot of stress from one portion of the structure to another. Methodology. The stresses in the side frame are determined by finite element modeling. Firstly parts of structure that is subject to be strengthened are detected. At the next stage the possible ways of enhancement are developed (wall thickness increase, change of fillet radii, introduction of additional truss plate, etc.). After which according to the results of simulation the effectiveness of each method is evaluated. Amplification of individual sections of the side frame does not always lead to its hardening as a whole (stress decrease in one place often leads to stress increase in the other one). The further procedure is iterative in nature: best-case changes are entered in the design of the frame; weakened areas of construction again are revealed and so on, till to the achievement an acceptable level of safety. Findings. Directional iterative search allows finding a combination of local amplification that increasing significantly the strength of structure. Namely, radius of the transition from the column to the support surface and in the openings between the column and the inclined belt up to 40 and 50 mm are increased respectively; truss plate are added between the upper and lower shelf of Triangel guide and on the inner guide of jaw aperture; technological area of the aperture in the column is reduced by one-third. Due to the proposed stresses combination, voltages in construction were reduced by 41%. Originality. The efficiency of the iterative search procedure of local amplifications combinations in design of the side frame that let significantly increase its strength without a significant increase in weight is presented by scientists. Practical value. Obtained results give the possibility to increase significantly the strength of the side frame in the three-piece truck without any noticeable change in its geometrical and mass characteristics.
Description: А. Рейдемейстер: ORCID 0000-0001-7490-7180; А. Шикунов: ORCID 0000-0002-8256-2634
URI: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/4384
http://stp.diit.edu.ua/article/view/55351/52856
http://stp.diit.edu.ua/article/view/55351
ISSN: 2307–3489 (Print)
2307 –6666 (Online)
Other Identifiers: doi: 10.15802/stp2015/55351
Appears in Collections:Статті КВВГ
№ 5 (59)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
15.pdf589,84 kBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.