CC BY
44
Общетехнические и социальные проблемы
195
В настоящее время Октябрьская железная дорога заинтересована в создании подобной системы, поэтому в ближайшем будущем ожидаются завершающие опытные поездки с электровозом.
Заключение
Испытания показали возможность построения системы управления на базе одного микропроцессорного контроллера, работающего в реальном масштабе времени. Вычисление тормозной силы с помощью аппроксимации кривой намагничивания логарифмической функцией позволяет приблизить тормозные характеристики электровоза к ограничению по сцеплению. МПСУ и ТИП могут быть достаточно унифицированы для различных типов подвижного состава.
Библиографический список
1. Электродинамический тормоз электровозов ЧС2Т и ЧС200 / Ф. Раба, Л. Кир, И. Гончарук. - М. : Транспорт, 1978. - 80 с.
2. Электронный регулятор RV 04-66E1. Техническое описание. NES Nova Dubnica, s.r.o., 1984.
3. Повышение эффективности реостатного тормоза / В. О. Иващенко, Е. В. Ткаченко, Е. Л. Киселёв // Известия Петербургского университета путей сообщения. -СПб. : ПГУПС, 2006. - Вып. 3. - С. 33-37.
УДК629.45/46(075)
А. П. Никодимов, Л. В. Цыганская
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ВЫБОРУ ПАРАМЕТРОВ ВАГОНА ДЛЯ НЕГАБАРИТНОГО ШТРИПСА
Появилась потребность в вагонах для перевозки между цехами предприятия негабаритного штрипса размерами 8...40 х 4500 х 12 100...18 300 мм. Рассмотрены варианты использования существующих моделей платформ с поддоном и увеличением ширины рамы до 4500 мм. Предложены расчетные модели, определены напряжения в конструкции, даны рекомендации по переоборудованию платформ.
вагон-платформа, негабаритный штрипс, поддон, переоборудование.
Введение
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС 2008/1
Общетехнические и социальные проблемы
Строительство нового трубного завода (ИТЗ) в г. Колпино на территории ОАО «Ижорские заводы» поставило ряд задач. Одна из таких задач - перевозка негабаритного штрипса между листопрокатным цехом (ЛПЦ-3) и ИТЗ по технологическим железнодорожным путям, предусмотренным для перемещения вагонов с негабаритным штрипсом и обеспечивающим требуемую габаритность приближения строений.
Рассматривалось два направления - создание новой модели и переоборудование существующей модели вагона эксплуатационного парка. Поскольку создание новой модели требует значительных финансовых вложений, был выбран второй путь - использование вагона-платформы модели 13-470 с длиной рамы 18 400 мм.
1 Постановка задачи
Рассмотрено два варианта переоборудования платформы:
с размещением поддона 4500 х 18 400 мм;
с увеличением ширины рамы до 4500 мм.
Варианты загрузки платформы - листовой прокат размерами 10 х х 2500 х 18 300 мм и размерами 10 х 4500 х 12 100 мм с суммарной массой от 60 т до 71 т.
2 Поддон
На ряде предприятий применяются схемы перевозки негабаритного листового проката с использованием специальных поддонов, устанавливаемых на рамы вагона-платформы. Однако из-за специфики ИТЗ применение поддонов было признано нецелесообразным ввиду значительного увеличения массы тары платформы и усложнения процесса погрузки и разгрузки штрипса.
3 Уширение рамы платформы
Увеличение ширины рамы было достигнуто посредством установки консолей и обвязки на раму платформы модели 13-470. За счет переоборудования ширина рамы платформы была увеличена с 2500 мм до 4500 мм. Кроме этого, на раму платформы были установлены боковые и торцевые упоры для предотвращения продольного и поперечного перемещения листового проката.
4 Оценка напряженно-деформированного состояния переоборудованной платформы
Для определения напряженно-деформированного состояния рамы и выбора конструкции переоборудования платформы был применен метод
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС 2008/1
Общетехнические и социальные проблемы
197
конечных элементов [1] с использованием конечно-элементного пакета COSMOS WOKS 2006. Для расчета был применен объемный десятиузловой тетраэдральный конечный элемент, имеющий три степени свободы в каждом узле. Разработана объемная конечно-элементная модель рамы, включающая 179 131 конечный элемент и 61 602 узла, в которой были учтены основные конструктивные особенности рамы платформы и установленного на ней оборудования.
Одним из требований при переоборудовании платформы было не допустить значительных деформаций листового проката при транспортировке. Поэтому для оценки перемещений в элементах рамы установленного на ней оборудования и перевозимого штрипса дополнительно была разработана конечно-элементная модель четверти рамы, в которой имитировался перевозимый листовой прокат с учетом его контактного прилегания к элементам рамы и установленного оборудования.
Рассматривалось два варианта загрузки рамы: листами 4500 х 18 300 мм (конечно-элементная модель при этом включала в себя 87 630 конечных элементов и 28 053 узлов); с листами 4500 х 12 100 мм (105 598 конечных элементов и 29 256 узлов (рис. 1)).
Рис. 1. Конечно-элементная модель четверти рамы с листами 4500x12 100
Для решения системы линейных алгебраических уравнений метода конечных элементов в рамках программной системы COSMOS WOKS 2006 использовался фронтальный метод, являющийся вариантом метода Гаусса [2].
Прочность рамы в соответствии с [2] оценивалась при первом (трогание с места, осаживание или экстренное торможение поезда при малых скоростях движения, соударение при маневровой работе) и при третьем (движение поезда с наибольшей допускаемой скоростью с регулировочным торможением) расчетных режимах.
Расчетные продольные нагрузки (не более 2 т) соответствовали
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС 2008/1
(Обцетехнические и социальные проблемы
режимам работы платформы для случая ее движения в специальном поезде ограниченной массы. Конструкционная скорость движения вагона была принята 15 км/ч.
Были рассмотрены различные варианты загрузки рамы грузом от 60 до 71 тс. Для различных условий нагружения рамы платформы были выбраны кинематические и силовые граничные условия. В качестве кинематических граничных условий для четверти рамы приняты: ограничение перемещений вдоль вертикальной и поперечной осей вагона в шкворневом узле; ограничение перемещений вдоль продольной оси вагона в средней поперечной и продольной плоскостях вагона (рис. 2). Нагрузки, действующие на вагон, принимались в соответствии с [2].
В результате проведенных расчетов были получены эквивалентные напряжения в раме и перемещения под весом брутто платформы (рис. 4). Наибольшие напряжения выявлены в раме, загруженной штрипсом 4500^12 100 при действии сжимающих усилий (рис. 3). Максимальный прогиб рамы в центральной ее части с листами 4500x18 500 составляет 16 мм, с листами 4500x12 100 - 24 мм, что является достаточным для транспортировки листового проката без повреждений. Максимальные напряжения для элементов рамы и переоборудования приведены в таблицах 1 и 2.
Рис. 2. Кинематические и силовые граничные условия для расчета перемещений,
вызванных действием сил тяжести
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС 2008/1
Общетехнические и социальные проблемы
199
von Mises (NAnA2)
2.4006+000 2.2006+003 2.0016+000 1.0016+000 1.6016+000 1.4016+000 1.2026+000 1.0026+000 8.0206+007 8.0236+007 4.0256+007 2.0286+007 3.0506+005
Рис. 3. Распределение эквивалентных напряжений в раме при первом расчетном режиме при сжатии для рамы с листами 4500х 12 100 мм
Рис. 4. Распределение вертикальных перемещений, вызванных действием сил тяжести,
в раме с листами 4500*12 100 мм
ТАБЛИЦА 1. Максимальные напряжения для рамы с листами 4500*18 500 мм
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС 2008/1
Общетехнические и социальные проблемы
Наименование элемента Максимальные эквивалентные напряжения по Мизесу, МПа
I режим III режим
Сжатие Растяжение Сжатие Растяжение
Хребтовая балка в зоне заделки в шкворневую балку 169 145 161 153
Обвязка дооборудования в центральной части 35 33 42 39
Поперечная балка дооборудования 27 25 66 63
ТАБЛИЦА 2. Максимальные напряжения для рамы с листами 4500*12 100 мм
Наименование элемента Максимальные эквивалентные напряжения по Мизесу, МПа
I режим III режим
Сжатие Растяжение Сжатие Растяжение
Хребтовая балка в зоне заделки в шкворневую балку 243 231 204 203
Обвязка дооборудования в центральной части 60 47 62 61
Поперечная балка дооборудования 59 45 79 78
Заключение
В результате проведенных исследований были определены параметры вагона для негабаритного штрипса, проведены расчеты на прочность рамы и элементов переоборудования платформы модели 13-470 для перевозки негабаритного листового проката, определены перемещения в конструкции. Полученные расчетные данные позволили сделать вывод о достаточной прочности и жесткости переоборудованной платформы и соответствии ее требованиям Норм [2].
Библиографический список
• Метод конечных элементов. Основы / Р. Галлагер; пер. с англ. - М. : Мир, 1984. - 428 с.
• Нормы для расчета и проектирования новых и модернизированных железнодорожных транспортеров общего назначения колеи 1520 мм (несамоходных). -М. : МПС, 1988. - 32 с.
ISSN 1815-588 X. Известия ПГУПС 2008/1
