Покращення технічних характеристик вагонів-цистерн шляхом удосконалення їх конструкції

Abstract

UK: Дисертація присвячена покращенню технічних характеристик вагонів-цистерн шляхом удосконалення їх конструкції. Запропонована конструктивна схема безрамної цистерни, що дозволяє вирішити задачі зі зниження металоємності, понизити центр тяжіння вагона за рахунок максимально-можливого наближення котла до напіврам, збільшити об’єм котла з метою довести його до максимально можливого в рамках вписування в необхідний габарит. Визначені техніко-економічні показники вагона-цистерни безрамної конструкції. Вперше розроблено математичну модель для визначення і оцінки напружено-деформованого стану цистерни безрамної конструкції, яка враховує реальний стан кузова під час руху цистерни залізничною колією і дозволяє оцінити його міцностні характеристики з урахуванням динамічної навантаженості. Удосконалено метод розрахунку міцностних характеристик вагону-цистерни в частині урахування зміни сил в місцях спирання кузова на візки та урахування динамічних процесів в зв'язках між кузовом і візками. Удосконалено математичну модель напружено-деформованого стану цистерни в частині формування розрахункових навантажень залежно від збурень, що діють з боку колії. Удосконалено математичну модель просторових коливань вагонів-цистерн, яка на відміну від існуючих моделей дозволяє оцінювати разом з динамічними показниками і міцностні властивості. Економічний ефект від удосконалення конструкції вагонів-цистерн складає 1560 тис. грн на кожні 1000 цистерн.

RU: Диссертация посвящена улучшению технических характеристик вагонов-цистерн путем совершенствования их конструкции. Предложена конструктивная схема безрамной цистерны, которая позволяет решить задачи по снижению металлоемкости, понизить центр тяжести вагона за счет максимально-возможного приближения котла к полурамам, увеличить объем котла с целью довести его до предельно возможного в рамках вписывания в требуемый габарит. Определены технико-экономические показатели вагона-цистерны безрамной конструкции. Описана расчетная схема и сформирована математическая модель пространственных колебаний четырехосного грузового вагона, возникающих вследствие его движения по изолированной неровности пути. Впервые разработана математическая модель для определения и оценки напряженно-деформированного состояния цистерны безрамной конструкции, которая учитывает реальное состояние кузова при движении цистерны по железнодорожному пути и позволяет оценить его прочностные характеристики с учетом динамической нагруженности. Усовершенствован метод расчета прочностных характеристик вагона-цистерны в части учета изменения сил в местах опирания кузова на тележки с учетом динамических процессов в связях между кузовом и тележками. Усовершенствована математическая модель напряженно-деформированного состояния цистерны в части формирования расчетных нагрузок в зависимости от возмущений, действующих со стороны пути. Усовершенствована математическая модель пространственных колебаний вагонов-цистерн, которая в отличие от существующих моделей позволяет оценивать наряду с динамическими показателями и прочностные свойства. Для проведения теоретических исследований прочностных свойств кузова вагона-цистерны в динамике автором разработаны в среде ANSYS специальные прикладные программы, предназначенные для выполнения расчетов переходных динамических процессов полным методом, где использовались оцифрованные данные осциллограмм, полученные на этапе моделирования пространственных колебаний вагона-цистерны. По результатам выполненных расчетов возможно определять напряжения и перемещения, которые возникают в любом узле модели кузова цистерны в конкретный момент времени как в графическом, так и в цифровом виде. В рамках выполнения требований европейских норм разработана конструкция сливного прибора с тройной степенью защиты. В результате выполнения технико-экономического обоснования разработанных технических решений определено, что экономический эффект от совершенствования конструкции вагонов-цистерн составляет 1560 тис. грн. на каждые 1000 цистерн

EN: SUMMARY Dissertation is devoted to improvement of technical characteristics of tank-cars by development of their construction. The frameless construction of tank-car is proposed, that allows to solve a problem by decreasing of steel intensity, to decrease the centre of gravity of tank-car due to highest possible approaching of tank to shot frames, to increase the volume of tank with the aim to lead it to maximum volume in the framework of entering required external dimensions. Technical and economic characteristics of frameless construction tank-car are determined. Analytical model is described and simulator spatial oscillation is made up for tank-wagon, during its motion at isolated track irregularity. For the first time the simulator for determine and valuation of mode of frameless construction tank-car deformation was developed, that takes account of real state of body at moving of tank-car on track and allows to evaluate its strength properties with taking into account of dynamic loading. Calculation method of strength properties of tank-car is improved in the area of change forces at lean places body on bogies, taking into account dynamic processes at ties between body and bogies. The simulator of mode deformation of tank-car is improved in the area of calculation loading forming depending on disturbance, acting from the direction of track. The simulator of spatial oscillations of tank-car is improved, that in contrast to existent simulators allows to evaluate as dynamic characteristics as strength properties. Special computer programs are developed by author in program complex ANSYS for carrying out theoretical treatments of tank-car body strength properties in dynamics. In the frame of carrying-out of European standards requirements a project of discharge device equipped by three shut-off devices for new-build tank-cars is developed. As a result of technical and economic substantiation of developed technical solutions is determined that a total effect from perfection of tank-cars construction is equal to 1560 thousands of grn. at every of 1000 cars.