CC BY
46
УДК 629.424.1 : 621.31 : 681.3
О. М. БОНДАРЕВ, Д. О. ЯГОДА (ДПТ), В. М. СКОБЛЕНКО (Укрзашзниця, Кшв)
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧНА ОЦ1НКА ПОКАЗНИК1В М1ЦНОСТ1 БАЛОК ЦЕНТРАЛЬНОГО П1ДВ1ШУВАННЯ ДИЗЕЛЬ-П013Д1В ДР1А
В статл наведено результати експериментально-теоретично! оцшки показнишв мщносп балок центрального шдвшування дизель-п01здв ДР1А та запропоновано заходи модершзацп з покращення показнишв мщностг
КлючовI слова: напружено-деформований стан, показники мщносп, розрахункова схема, сшнченш еле-менти, дизель-по1зд
В статье приведены результаты экспериментально-теоретической оценки показателей прочности балок центрального подвешивания дизель-поездов ДР1А и рекомендованы варианты модернизации и улучшения показателей прочности.
Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, показатели прочности, расчетная схема, конечные элементы, дизель-поезд
In the paper the results of experimental-and-theoretical evaluation of strength indices for central swing bolsters of diesel trains DR1A are presented and the variants of modernization and improvement of the strength indices are recommended.
Keywords: strained-and-stressed state, strength indices, design scheme, finite elements, diesel train
Дана робота присвячена визначенню напру-жено-деформованого стану надресорних балок головних вагошв дизель-по!зд1в ДР1А, яке мо-же створюватися в умовах експлуатацн, та роз-робщ заход1в, спрямованнх на покращення по-казниюв мщносп.
Для досягнення вказано! мети були розроб-леш розрахунков1 схемн надресорно! балки, яю створеш ¿з сукупносн сюнченних елеменнв. Проведен! чисельш розрахунки з використан-ням сучасного програмного комплексу. Вико-нано ощнку впливу параметр1в балок на найбь льш1 р1вш напружень.
Для визначення фактор1в, яю в умовах екс-плуатацп створюють динам1чш навантаження та з часом можуть призводити до руйнувань надресорних балок, проведено динам1чш мщ-носш випробування на мапстральних кол1ях Полтавсько! дирекцп затзничних перевезень Нвденно! затзнищ. В цих випробуваннях було визначено динам1чну навантаженють та р1вень напружено-деформованого стану в умовах експлуатацн. Також проведено анал1з ¿з встанов-лення чинниюв, яю е найбшьш впливовими на формування найбшьших р1вшв напружень [3,4].
Загальний вигляд дизель-по!зда ДР1А наведено на рис. 1.
Основш техшчш характеристики дизель-по!зда ДР1А наведено в табл. 1 [1, 2, 5, 6].
В табл. 2 наведено даш про вщмови у центральному шдвшуванш дизель-п01зд1в ДР1А по затзницях Украши, яю виявлено протягом 2007-2010 pp.
Рис. 1. Загальний вигляд дизель-по!зда ДР1А
Даш табл. 2 свщчать про те, що руйнування в балках вщбувалось з пробном у досить великому д1апазош 2.. .4 • 106 км.
На рис. 2 наведено загальний вигляд модел1 надресорно! балки дизель-по!зда ДР1А, а на рис. 3 сюнченно-елементна схема, яка склада-еться з 24219 елеменнв та мае 136629 вузл1в.
На рис. 4 - 6 вказано схеми та мюця розта-шування вишрювальних пристро!в.
© Бондарев О. М., Ягода Д. О., Скобленко В. М., 2011
TexHÍ4HÍ характеристики дюель-поТзда ДР1
№ пор. Назва параметру Значения параметр1в
1 Завод-виробник РВЗ (СРСР)
2 Конструктивна швидшсть 120 км/год
3 Кшьшсть моторних BaroHÍB 2
4 Кшьшсть причшних вагошв 4
5 Д1аметр круга катания, мм 950
6 Maca дизель-ио!зду в навантаженому сташ (з иасажирами), т (кН) 352 (3453,12)
7 Навантаження в1д колюно! пари на рейки:
ведуча колена пара, кН; 170
шдтримуюча моторного вагону, кН; 150
причшного вагону, кН 140
8 Maca вагону: моторного, т (кН); 60 (588,6)
причшного, т (кН) 37,5 (367,88)
9 Найменший рад1ус кривих, в яких дизель-по!зд може рухатися 100
3Í швидшстю 10 км/год, м
10 Кшьшсть мюць для сидшня у вагон!:
моторному; 68
причшному 128
11 База (вщстань м1ж шворнями):
моторного вагону, мм; 18000
причшного вагону, мм 18000
12 База BÍ3Ky:
моторного, мм; 2700
шдтримуючого та причшного, мм 2400
13 Ширина коли, мм 1520
Рис. 2. Загальний вигляд модел1 надресорно! балки дизель-по!зда ДР1А
Рис. 3. Скшченно-елементна модель надресорно! балки дизель-пойда ДР1А
Рис. 4. Схеми розмщення тензодатчишв та датчиков перемщень на надресорнш балщ
Рис. 5. Схема розмщення тензодатчишв на повадку (зв'язок кузов-надресорна балка) та датчишв визна-чення перемщень надресорно! балки вщносно рами BÍ3Ka
Дан! про ввдмови у центральному пщвшуванш дюель-поТзд1в ДР1А по зал!зницях УкраТни
Затзниця № пор. Дата замши Сер1я та № МВРС Причина Пробку тис. км
П!вденно -Зах!дна зал!зниця Виход!в з ладу надресорних балок не було
Льв!вська зал!зниця Виход!в з ладу надресорних балок не було створювалися) (в попередн!х роках тр!щини
П!вденна зал!зниця 1 29.10.2008 ДР1А-1413 3955
2 18.11.2008 ДР1А-2631 Трщина по л!н!! 2507
3 20.11.2008 ДР1А-1423 зварювального шва з еднання деталей балки та профшю 3498
4 06.02.2009 ДР1А-2961 2018
5 10.03.2009 ДР1А-1421 дна 3500
6 26.07.2009 ДР1А-2371 3117
Рис. 6. Розташування тензорезистор1в на надресорнш балщ
При обладнанш надресорно! балки тензоре-зистори та датчики перемщень встановлюють-ся у иастуииих мюцях:
- по три тензорезистори на кожнш опор! стакашв иружиииих комплекпв надресорно! балки (21-26);
- по три тензорезистори на верхнш полищ надресорно! балки навколо мюць приварювання опор стакашв пружинних комплекпв (У1-У6);
- чотири тензорезистори на поводок тяги передач! тягового зусилля в!д над ресорно! балки в!зка до кузова вагона (Хпс 1, Хпс2, Хпв, Хпн);
- два датчики малих перем!щень для визна-чення взаемних перем!щень опор стакан!в пружинних комплекпв та основного бруса надресорно! балки (Л61, Л62);
- два датчики перем!щень для визначення
перем!щень надресорно! балки вщносно кузова вагона (Лнб1, Лнб2) та визначення вертикаль-них зусиль центрального шдвшування;
- тензорезистор Х1 для вишрювання поздо-вжньо! сили тяги передач! зусилля;
- два тензорезистори У7, У8 для вим!рю-вання напружень в зон! шкворневого вузла в!д д!! згинання.
На рис. 7 наведено розрахункову схему тяги передач! зусилля, яка надае пояснения для визначення згинальних моменнв у вертикальн!й та горизонтальн!й площинах та в!дпов!дних зусиль.
I
А=1
м =
6Ы
12
12К1
Рис. 7. Зв'язок м!ж перем!щеннями та зусиллями
Напруження, як! створюються у наведених точках, визначаються за сшввщношенням
М ,, к-с1ъ
а = —, зв1дк1ля визначаемо М = с--.
32
Якщо два тензорезистори з'еднати таким чином, що вони разом складають п!в електрично-
го моста, то вщповщний канал буде давати вщлши, що дор1внюють подвшному значению напруження та подвшному значению згиналь-ного моменту. В такому раз1 будемо матн й 3.
2 • М = кг, • и--1 таким чином згинальнии
и 32
момент буде визначатися за сшввщношенням
»г тт п' й3
М = ки ■ и--.
и 64
В даному сшввщношенш и, к - напруга, яю
вщповщае напруженню в данш точщ та цша вольту вщповщного напруження. Враховуючн те, що тяга мае круглий перер1з, згинальш момент! у горизонтально та у вертикальнш пло-щннах будуть визначатися за вищенаведеною формулою. Вщповщш поперечш сили у горизонтально та у вертикальнш площннах будуть
п 2 • М
визначатися, як ( = -
А А г~2-2
рис. 8 отримаемо А =-=--Vа + Ь \
А * _
А Г~2-2
N = кк -Д = кк---Vа + Ь . В даному ств-
нано корегування цш величини, оск1льки точка закршлення датчика малих перемщень була нижче вщносно до мюця ирикладання зусилля
с
N за сшввщношенням кк = 20 • — .
а
Результаты статичних випробувань
У табл. 3 наведено значения вертикальних жорсткостей пружинних комплектов в1зюв головного вагона, яю були ексиериментально ви-значено у вииробуваннях
А
А А
I
Для визначення зусиль згинання у горизонтально поперечшй площиш опор стакашв пружинних комплектов центрального шдвшу-вання використовувалися датчики малих перемщень.
Якщо будуть вщом1 величина перемщення А та величина жорсткосто конструкцп у вщпо-вщному напрямку кк, то в такому раз1 величина зусилля N буде визначатися наступним чином N = кк - А.
На шдстав1 геометричних сшввщношень з
л * л *
А _ А сова а
тод1 зусилля N буде визначено як
А*
а
*
в1дношенн1 А - величина перемщення, яка вим1рюеться за допомогою датчика малих перемщень. Величина жорсткосто кк визначаеться аналтоичио на шдстав1 сюичеиио-елементно! модел1 дано! конструкцп. Для цього прикладалася сила в горизонтальному поперечному величини 10 кН та визначалося вщповщие перемщення, яке дор1виювало 0,5 мм. Таким чином величина жорсткосп в мющ ирикладання сили дор1виювала 20 кН/мм. Дат було вико-
N
Рис. 8. Пояснения до визначення зусилля за допомогою датчика малих перемщень
Таблиця 3
Чисельш значения жорсткостей пружинних комплексе
Моторний в1зок головного вагона
Параметр перший стушнь другий стутнь
тдв1шування тдв1шування
Жорст-
шсть, 1,04 1,4
кН/мм
Результати обробки статичних випробувань з визначення статичних напружень та зусиль, що створюються вщ ваги кузова у надресорнш балщ, наведено у табл. 4.
Результати статичних випробувань, наведе-них у табл. 4 показують, що иайбшьш1 р1вш статичних напружень вщ ваги кузова на верх-нш поличщ профшьио! основи дна надресорно! балки в мюцях прилягання до опор стакашв пружинних комплектов центрального шдвшу-вання досягають 24,3 МПа (т. У4), в середин! ще! балки навколо отвору шкворневого вузла 10,8 МПа (т. £2).а на опорах стакашв центрального шдвшування 10,3 МПа (т. Z6).
Ь
а
Таблиця 4 Статичш величини напружень та зусиль, як1 створюються вщ ваги кузова
ПР2, N кН У1, У3, У4, У5, У6, 31,
МПа МПа МПа МПа МПа МПа
5,2 4,0 6,2 24,3 10,3 9,5 11,6
32 21, 23, 24, 25, 26,
МПа МПа МПа МПа МПа МПа
10,8 2,1 1,2 3,1 8,0 10,3
Результата динам!чних мщшсних випробувань
На рис. 9 наведено приклади процеЫв змь нювання напружень, зусиль та згинальних мо-менлв пщ час руху дизель-по1зда по стршоч-ному переводу. На цьому рисунку додатково до вище означених процеЫв (див. рис. 4 - 5) наведено процеси змшювання згинальних моменлв у вертикальны ^ та горизонтальны площинах ^ , повздовжнього зусилля у тяз1 ^ , а також зу-силля у центральному тдвшуванш .
В табл. 5 наведено найбшьш1 значения ди-нам1чних складових напружень зусиль та згинальних моменлв, зареестрованих процеЫв на рис. 9.
Таблиця 5
Динам1чш складов! напружень зусиль та згинальних моменпв
У1, ПР2, N кН У1, У3, У4, У6, 31,
кН МПа МПа МПа МПа МПа
37,1 33,5 50,9 33,3 41,1 32,7 13,5
21, 23, 24, 26, ъм,
МПа МПа МПа МПа кНм кНм кН
7,9 17,7 7,3 15,0 0,5 0,48 20,9
На рис. 10 - 19 наведено найбшьш1 значения зусиль, моменлв та напружень, яю створюються тд час руху дизель-поезда в прямих (рисунок л1воруч), в кривих середшх \ великих рад1ус1в (рисунок праворуч) та по стршочних переводах (нижш рисунки).
Рис. 9. Приклади процешв змшювання напружень, зусиль та згинальних моменлв тд час руху дизель-по1'зда по стршочному переводу
iTíi,* m(il.tH
Рис. 1G. Залежносп найбшьших píbhíb горизонтальных поперечних сил N
■ ж ¿n so 60 70 SO ¿0 ï' » 50
Рис. 11. Залежносп найбшьших píbhíb згинальних моменпв, дшчих у вертикальнш площиш Мв
Рис. 12. Залежносп найб1льших píbhíb згинальних моментш, дшчих у горизонтальнш площиш Мг
Рис. 15. Залежносп найб1льших р1вшв напружень на профшьнш основ! дна надресорно! балки (т. У1)
Рис. 16. Залежносп найбшьших р1вшв напружень на опор1 стакашв пружин центрального шдвшування (т. 11)
1а,М1а >Э,М1з
Рис. 17. Залежносп найб1льших р1вшв напружень на профшьнш основ! дна надресорно! балки (т. У3)
Рис. 18. Залежносп найбшьших р!вшв напружень на опор! стакашв пружин центрального пвдв1шування (т. 13)
Рис. 19. Залежносп найбшьших р1вшв напружень на проф1льнш основ! дна надресорно! балки (т. У8)
3 анал1зу наведених результат на рисунках маемо наступне:
Пщ час руху дизель-по!зда в прямих гори-зонтальне поперечне (вщносно до рами в1зка) зусилля К, що д1е на опору стакашв пружинних комплекпв та викликае и згинання, зростае по м1р1 збшьшення швидкост! руху. Це поясню-еться зростаючими коливаннями хитавищ та б1чного вщносу кузова вщносно рами в1зка. Найбшьше значения цих зусиль складае 26 кН. Пщ час руху в кривих проглядаеться практична незмшшсть цих зусиль на р!вш 27-29 кН та мае мюце зростання до 36 кН шд час руху з1 швид-шстю 50 км/год. При рухов! по стршочним переводам найбшьш! значения вщповщних величин змшюються под1бним чином, ЯК 1 при рухов! в кривих. В цих умовах спостерпаеться зростання вщповщних зусиль до 42 кН. Таким чином шд час проведения чисельних розрахун-шв з визначення напружено-деформованого стану на д1ю цього виду зусиль слщ його прий-мати на р1вш Ктах=42 кН.
Под1бна тенденщя спостерпаеться 1 в змь нюванш згинальних моменпв у вертикальнш та горизонтально площинах, яш передаються на шкворневу балку вщ тяги, що забезпечуе реаль защю тягового зусилля дизель-по!зда.
Найбшьша величина згинального моменту Мъ досягае 0,66 кНм при рухов! в кривих дшь-ницях коли. Вщ дп тако! величини згинального моменту в нижшх та верхшх волокнах тяги пе-
редач! зусилля створюються напруження на р1-вш 38,3 МПа.
Згинальний момент, що дп в горизонтально площиш шд час руху в кривих досягае 0,6 кНм, а при рухов! по стршочним переводам - 0,65 кНм. Таш значения моменпв створюють у го-ризонтальних волокнах тяги передач! зусилля наступи! значения найбшьших нормальних напружень 34,8 та 37,7 МПа вщповщно.
Пщ час руху дизель-по!зда в прямих найбь льш! р!вн! зусиль в тяз!, що передае тягове зусилля вщ в!зка до кузова ^х, досягають 25 кН при швидкост! 80 км/год. Але ж при рухов! в кривих найб!льша величина цього зусилля складае 42 кН при швидкост! руху 30 км/год.
Для визначення найбшьших значень нормальних напружень в тяз! передач! тягового зусилля була прийнято режим тяги в кривих з! швидшстю 50 км/год, коли згинальш моменти у вертикальнш Мъ та Мт горизонтальн!й площинах дор!внюють 0,6 кНм, а тягове зусилля дор!внюе 38 кН. На шдстав! в!домих формул опору матер!ал!в найб!льше нормальн! напруження будуть дор!внювати
Fт
с = -
±-М2
+М 2Г =
FT ■ 4
32
п- ё
■фМ
2 + М\
3,7 +1,41 • 34,8 = 52,9 МПа.
У центральному шдвшуванш тенденщя змшювання динам1чних добавок найбшьших вертикальних сил Qц в залежносп вщ швидко-сн руху е приблизно такою ж, як [ зусиль N та ^т. Найбшьш! значения щ зусилля досягають 50 кН при швидкосн руху 50 км/год в кривих, а по стршочних переводах 52 кН при швидкосн руху 40 км/год. При таких найбшьших значениях динам1чних складових зусиль, коефщ1ент динамши для центрального шдвшування буде
. а 52
дор1внювати
■ = 0,353
та
бст 147,2
перевищуе нормативне значения. Привернемо також увагу на те, що у бшьшосн головних вагошв дизель-п01зд1в ДР1А, з якими рашше проводились випробування спещалютами ГНДЛ ДМРС, коефщенти динамши у центральному шдвшуванш е досить великими, а в окремих випадках вони досягали значень бшьше 0,5.
Тенденщя змшювання напружень, яш вимь рювалися в точках навколо зварного шву на опорах стакашв пружинних комплекнв центрального шдвшування У1-У6 та в прилягаю-чих до цього шва точках, що належать профшю дна надресорно! балщ 21-26, е практично такою ж, як [ змшювання зусиль N, та моменпв Мъ, Мт .
При цьому було отримано, що поблизу кра!в на профшьнш основ! дна надресорно! балки найбшьш! значения динам1чних складових напружень У1, У3 при рухов! в прямих, кривих та по стршочних переводах досягають значень 50, 57 та 75 МПа вщповщно. В точках 21, 23 навколошовно! зони, на опорах стакашв пру-
жинних комплекпв центрального шдв1шування найбшьш! значения динам1чних складових напружень при рухов! в прямих, кривих та по стршочних переводах досягають значень 11,1; 15,6 та 19,3 МПа вщповщно.
Пщ час виконання ремонтних роб1т, пов'яза-них ¿з викочуванням в!зк1в було виявлено наявшсть залишкових деформацш згинання профшю дна надресорно! балки. Для встанов-лення чиннишв, яш б могли створити таю де-формацп в реальних умовах експлуатацп були вим1ряш напружень в мюцях створення найбь льших деформацш згинання (отв1р в зош шкворневого вузла). В результат! було отримано, що найбшьш! динам!чш складов! напружень при рухов! в прямих, кривих та по стршочних переводах досягали значень 16,5 та 18,5 МПа вщпо-вщно. Ц! результати показують, що в штатних умовах експлуатац!! дизель-по!зд!в проф!льна основа дна надресорно! балки не повинна мати залишкових деформацш. В якост! ситуац!!, що може привести до створення залишкових деформацш, це п!дн!мання кузова з невщ'една-ною надресорною балкою.
3 метою оцшки випливу означених силових фактор!в на зм!нювання напружень у точках надресорно! балки були побудоваш регресшш залежност! напружень в!д величин: згинальних моменпв у горизонтальн! Мт, та вертикальнш Мв площинах, зусиль у тяз! передач! тягового зусилля та в!д горизонтального поперечного зусилля N. Приклади цих розрахунк!в для ви-падку руху в кривих наведено на рис. 20 та в прямих на рис. 21 - 22.
Рис. 20. .Залежност! напружень на проф!льнш основ! дна надресорно! балки у точщ У1
Анал!з отриманих регресшних залежностей пружень п!д час руху дизель-по!зда в кривих найбшьших величин динам!чних складових на- виявив наступне:
1. У точщ профшьно! основи дна надресорно! балки у середнш частиш навколо отвору шкворневого вузла (т. У8) напруження несут-тево змшюються залежно вщ величини моменнв та зусиль. На регресшнш залежносп 81 (1§) (позначення комп'ютера) - У8(МГ) лшя регресп практично залишаеться поснйною при змшюванш згинального моменту у горизонтально площиш Мг та спостер1гаеться збшьшен-ня розсдавання величин цих напружень вщнос-но лшп регресп. Найбшьше змшювання напружень у цш точщ спостерпаеться вщ дй горизонтально! поперечно! сили N (регресшна залеж-шсть 5"1(шр1)).
2. На профшьнш основ! надресорно! балки навколо шв1в приварювання до профшьно! ос-нови опор стакашв пружинних комплекпв в точках У1 та У3 пщ час руху дизель-по!зда в кривих , як це слщуе з вщповщних регресшних залежностей, спостерпаеться вплив вказаних вище силових фактор1в на змшювання напружень. В цих точках також найбшьш впливовою величиною е горизонтальне поперечне зусилля N.
3. В точках Z1 та Z3, яю належать опорам стакашв пружинних комплекпв центрального
шдвшування, пщ час руху в кривих також спо-стерпаеться вплив на величини напружень вказаних силових фактор1в. Але ж найбшьш впли-вовим з силових фактор1в е горизонтальне поперечне зусилля N.
Приймаючи до уваги, що найбшьш! напруження створюються в точщ У3, в якосп прикладу, дал! на рис. 21 наведено регресшш залежносп вщ моменнв у горизонтальнш Мт, та вертикальнш Мв площинах, а також вщ горизонтального поперечного зусилля N при рухов! дизель-по!зда по прямим дшьницям коли ильки для точщ У3.
На рис. 22 наведено регресшш залежносп напружень вщ згинального моменту у горизонтальнш площиш Мг , вщ горизонтального поперечного зусилля N та вщ тягового зусилля на профшьнш основ! дна надресорно! балки у точщ У3 при рухов! в прямих.
Анатз отриманих результата виявив, що бшьший вплив на змшювання напружень у точщ У3 спостерпаеться пщ час руху в прямих на вибпу, що пояснюеться створенням в цьому режиму у пор!внянш з режимом руху в тяз1, бшьш штенсивних коливань хитавищ та б1чно-го вщносу.
Рис. 21. Залежноси напружень на профшьнш основ! надресорно! балки у точщ У3 при рухов! в прямих на виб!гу
Рис. 22. Залежносп напружень на проф!льн!й основ! дна надресорно! балки у точщ У3 при рухов! в прямих в режим! тяги
Вар1анти модершзацп найбшьш навантаже-ного фрагменту надресорноТ балки. Оцшка впливу заход1в модершзацп на р1вень напружено-деформованого стану цього вузла
3 метою розробки заход1в з покращення по-казниюв мщносто було розглянуто декшька ва-р!анпв модершзацш надресорних балок голов-них вагошв дизель-п01зд1в ДР1А. Для розра-хунку на мщшсть була прийнята мало ймов1рна найбшьш несприятлива ситуащя, при якш зу-силля, що д1ють на надресорну балку, мають найбшьш! р!вш. Так шд час проведения розра-хунку приймалося, що найбшьш! р1вш силових фактор1в складають:
— згинальш момеити, яю передаються вщ тяги тягового зусилля у вертикально Мъ = = 0,66 кНм, та у горизонтально Мт =0,66 кНм площииах;
— горизонтальне поперечие зусилля N = 42 кН;
— тягове зусилля у тяз1, що з'едиуе надресорну балку з рамою кузова = 38 кН;
— динам1чна складова вертикального зусилля вщ ваги кузова Qц = 52 кН.
В такому вар1анп р!вшв навантажень вели-чини напружень будуть завищеиими вщносно до реальних значень, 1 тому це шде в запас мщ-носп та не буде впливати на оцшку ефектпвно-сп заход ¿в модершзацп.
На шдстав! отримаиих р!вшв зусиль та моментов, що виникають в умовах експлуатацп, за методом сюнченних елементов було проведено чисельш розрахунки з впзначення р!вшв найб1-льших напружень, яю можуть створюватпся в елементах надресорно! балки. Пщ час проведения розрахунюв було розглянуто базовий ва-р1ант конструкцп та вар1анти модершзацп.
На рис. 24 - 27 наведено вигляди надресорно! балки з вщповщними посилюючими еле-меитами, яю повииш покращувати иапружеио-деформоваиий стаи. У вс1х вар1аитах розм1ри шдсилюючих елементов визначалися у вщпов!-диосто до юнуючих геометричиих розм1р1в, конструкцп надресорно! балки [1, 5] та результатов чисельних розрахунюв з визначення р1в-шв напружень за методом сюнченних елементов.
На рис. 23 наведено загальний вигляд моде-л1 надресорно! балки та ддаче в умовах експлуатацп наваитажения.
Рис. 23. Загальний вигляд модел1 надресорно! балки та дшче навантаження, що створюеться в умовах експлуатацп
На рис. 24 - 28 наведено вигляди надресорно! балки з вщповщними посилюючими еле-ментами, як! повииш покращувати иапружеио-деформоваиий стан.
Рис. 24. Перший вар!ант
Рис. 25. Другий вар!ант
Рис. 26. Третш вар!ант
Рис. 27. Четвертий вар!ант
Рис. 28. П'ятий вар1ант
У вс1х вар1антах розм1ри шдсилюючих елеменпв визначалися у вщповщносн до юнуючих геометричних розм1р1в та конструкцп надресорно! балки та результанв чисельних розрахун-юв з визначення р1вшв напружень за методом сюнченних елеменнв.
На рис. 29 наведено поле розподшу напружень у базовому вар!анп конструкцп надресорно! балки.
Рис. 29. Поле розподшу напружень у базовому вар1анл конструкцп надресорно! балки
В базовому вар!анп при вказаних величинах навантажень отримано, що на внкрутщ, в мющ приеднання площадки опор пружинних ком-плекпв до ст1йки напруження досягають 256 МПа. При цьому у точках, де спостер1галися руйнування в експлуатацп по л1н1! зварного шва приварювання опори стакан1в пружинних комплект1в до профшьно! основи надресорно! балки, напруження дор1внюють 205 МПа.
На рис. 30 наведено п'ятий вар1ант модерш-зац11, в якому в межах ширини проф1льно! ос-нови дна надресорно! балки встановлюються металев! елементи в нижн!й зон! та у верхнш, де приеднуеться площадка опори пружинних
комплекпв до стойки опори та поле розподшу напружень.
Рис. 30. Загальний вигляд модел! модершзовано!
балки та поле розподшу напружень у п'ятому вар!анл модерн!зац!!
3 отриманих результат!в розрахунку напру-жено-деформованого стану для даного вар!анту модершзацп виявлено, що найб!льш! р!вн! напружень не перевищують 100 МПа. Цей вар!ант модерн!зац!! в межах можливого е найкращим з розглянутих та був рекомендовано до впровад-ження шляхом розробки техн!чних умов з дот-риманням технолог!чно та нормативно обгру-нтованих заход!в з посилення надресорних балок головних вагон!в дизель-по!зд!в ДР1А [7].
На рис. 31 наведено конфпурацп та геомет-ричн! розм!ри п!дсилюючих елеменпв для п'ятого вар!анту модерн!зац!!.
Рис. 31. Конфпурацп та геометричн! розм!ри п!дсилюючих елемент!в для п'ятого вар!анту модерн!зац!! (рис. 28)
Б1БЛ10ГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Розробка рекомендацш по шдвищенню термшу експлуатацп дизель-по1зд1в Д1, ДР1 на шдстав1 проведения експериментально-анали'ичних ро-61т № ДР 0199Ш00049 [Текст]. - Д., 1999. -157 с.
2. Паспортные характеристики и результаты испытаний дизель-поезда ДР1 [Текст] / под. ред. С. Д. Федичкина. - М.: Транспорт, 1975. - 72 с.
3. Нормы расчета и оценки прочности несущих элементов и динамических качеств экипажной части моторвагонного подвижного состава железных дорог МПС РФ колеи 1520 мм [Текст]. - М: ВНИИЖТ РФ, 1997.
4. ГОСТ СССР 22.101-83 Методы схематизации случайных процессов нагружения элементов машин и конструкций и статистического пред-
ставления результатов [Текст]. - М.: Госстандарт, 1983. - 224с.
5. Дизель-поезда [Текст]: устройство, ремонт, эксплуатация / Б. М. Лернер [и др.]. - М.: Транспорт, 1982. - 279 с.
6. Раков, В. А. Локомотивы и моторвагонный подвижной состав железных дорог Советского Союза (1976-1985 гг) [Текст] / В. А. Раков. -М.: Транспорт, 1990. - 238 с.
7. Наказ 30-Ц,3 ввд 31.01.2005 р. Положения про планово-попереджувальну систему ремонту I техшчного обслуговування тягового рухомого складу [Текст]. - К.: Укрзал1зниця, 2005 р. -23 с.
Надшшла до редколеги 12.01.2011.
Прийнята до друку 18.01.2011.
