CC BY
24
3. Коноплянченко, Е. В. Метод синтеза рациональных структур технологических процессов [Текст] / Е. В. Коноплянченко // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. — 2000. — № 110. — С. 235-250.
4. Коноплянченко, Е. В. Влияние временного допуска на параметрическую надежность автоматизированной сборки [Текст] / Е. В. Коноплянченко // Вестник СумДУ. — 1999. — № 2(13). — С. 85-89.
5. Богданова, Л. М. Шдвищення ефективносп технолопчного процесу обробки деталей за рахунок забезпечення надшносп вщновлення технолопчно! системи [Текст]: автореф. дис. техн.. наук: 05.02.08 / Л. М. Богданова; Донецький нац. техн. ун-т. — Донецьк, 2009. — 21 с.
6. Базовая система микроэлементных нормативов времени (БСМ-1) [Текст]: метод. и нормат. материалы. — 2-е изд., доп. и перераб. — М.: Экономика, 1989. — 125 с.
7. Деревянко, Е. А. Интегральная оценка работоспособности при умственном и физическом труде [Текст]: методические рекомендации / Е. А. Деревянко, О. А. Лихачева, Л. П. Степанова. — 2-е изд. — Москва: Экономика, 1990. — 108 с.
8. Рузметов, А. Р. Определение оптимально потенциальной микроструктуры технологических переходов [Текст]: сб. науч. тр. / А. Р. Рузметов // Вестник Национального технического университета «Харьковский политехнический институт». Тематический выпуск: Технологии в машиностроении. — Харьков: НТУ «ХПИ», 2007. — № 1. — С. 44-49.
9. Шелковой, А. Н. Методика адаптации типового вспомогательного технологического перехода к условиям рабочей среды [Текст]: сб. науч. тр. / А. Н. Шелковой, О. Ю. При-ходько, А. Р. Рузметов // Вестник Национального технического университета «Харьковский политехнический институт». Тематический выпуск: Технологии в машиностроении: Технологии в машиностроении. — Харьков: НТУ «ХП1», 2008. — № 4. — С. 156-160.
10. Рузметов, А. Р. Классификация задач формализации перемещений рабочего на основе анализа его психофизиологических характеристик [Текст]: сб. науч. тр. / А. Р. Рузме-тов // Высокие технологии в машиностроении. — Харьков: НТУ «ХПИ», 2004. — Вып. 2(9). — С. 270-275.
0ПTИMiЗAЦШ Д0П0MiЖH0Г0 ПРОЦЕСУ МЕХАШЧНО! ОбРОбКИ РiЗAHHЯM 3 УРАХУВАННЯМ ОРГАШ3АЩЙНО ТЕХНОЛОПЧНИХ ВИТРАТ
В статт представлена методика ршення задач! шдвищення ефективност технолопчних операцш мехашчно! обробки р1занням при врахуванш змши працездатност основних роб1т-нигав. Можливють точного прогнозування витрат допом1жного часу мае на мет шдвищення р1вня потоковост виготовлення деталей в умовах др1бносершного виробництва.
Ключовi слова: обробка р1занням, допом1жний час, ма-шинно-ручна робота, багатоверстатний виробничий комплекс.
Рузметов Андрей Русланович, ассистент, кафедра технологии машиностроения и металлорежущих станков, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Украина, e-mail: arnzet@rambler.ru.
Рузметов Андрт Русланович, асистент, кафедра технологи машинобудування й металорiзальних верстатiв, Нащональний техтчний утверситет «Хартвський полтехтчний iнститут», Украта.
Ruzmetov Andrey, National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: arnzet@rambler.ru
УДК 629.463.65 001: 10.15587/2312-8372.2015.47863
ВПРОВАДЖЕННЯ КРУГЛИХ ТРУБ В НЕСУЧ1 СИСТЕМИ НАП1ВВАГОН1В 3 3АБЕ3ПЕЧЕННЯМ РАЩОНАЛЬНИХ ПОКА3НИК1В М1ЦНОСТ1
В статтг представлено особливостг тарезультати проведеного дослгдження з впровадження круглих труб у несучг системи натвваготв на основг запропонованого автором метода. Засто-сування такого методу дозволяе забезпечити мтгмальну матергалоемнгсть впроваджуваних елементгв при виконаннг умов мщностг та експлуатацшног надшностг за рахунок забезпечення рацюнальних показникгв мщностг.
Ключов1 слова: натввагон, удосконалення несучог конструкцп, впровадження круглих труб, рацюнальш показники мщностг.
Фомж 0. В.
1. Вступ
Ввдомо, що одним i3 потенцшних шляхiв полшшен-ня TexmKO-eKOHOMi4Hrn показниюв (ТЕП) вантажних вагошв (ВВ), що безпосередньо впливае на ix ефектив-шсть, е удосконалення ix складових. У зв'язку з тим, що модулi xодовоi частини, автозчепного устаткування та гальмового обладнання в сучасному вагонобудуванш мають типовий характер, можна сказати, що основною
вщмггною рисою ВВ, ввд конструкцп якого залежить його тип та призначення е модуль кузова.
2. Анал1з останшх публжацм i постановка проблеми
В сучасних умовах господарювання, конкуренцп зi сторш шших видiв транспорту та закордонних за-лiзничниx компанiй перед залiзницями гостро стойь
проблема з постшного тдвищення ефективност ви-користання 1х рухомого складу, переважна бшьшшть якого приходиться на вантажний вагонний парк. Тому тдвищення ефективност використання вантажних ВВ вщграе значну роль у техтчнш полггищ держав. Особливо гостро сказане ввдноситься до Украши, для яко'1 ВВ е не тiльки ключовим засобом залiзничних вантажних перевезень (рис. 1, а) збшьшення об'емiв яких i надал1 прогнозуеться (рис. 1, б), а i кiнцевим продуктом важ-кого машинобудування [1].
На сьогодшшнш день бiльшу половину парку ВВ Украши сформовано на пiввагонами (НВ). При цьо-му, за оцшками фахiвцiв, понад нiж на 85 % нишшнш парк НВ складаеться iз фiзично застарiлих зразкiв, що обумовлюе 1х дефiцит (рис. 1, в). Слщ зазначити, що i в iнших крашах пострадянського простору спостерь гаеться схожа ситуацiя, тому НВ, як iншi ВВ, будуть користуватися попитом. Проте замовники нових вагошв будуть ввддавати перевагу 1х зразкам з найкращими технiко-економiчними показниками.
На сьогодшшнш день в Укра'1ш оргашзовано бiля 20 вагонобудiвних тдприемств, якi сумарно можуть будувати бшя 80 тис. ВВ на рш (приклад для НВ на рис. 1, г), та бшя 30 супутшх оргашзацш, якi виготовля-ють вiдповiднi комплектуючi, розроблюють обладнання та оснащення, готують фахiвцiв, до того ж функщонуе бiля 50 вагоноремонтних тдприемств (заводи та депо). Вс зазначеш пiдприемства додатково позитивно впли-вають на економiку Украши тим, що створюють вну-трiшнiй пакет заказiв для iнших сумiжних галузей [2]. Так наприклад вагонобудування та вагоноремонт ВВ можуть споживати бшя 10...15 % металургшно'1 про-дукцii Украши (рис. 1, д)
Шдсумовуючи все вищесказане можна зробити висно-вок, що виготовлення ВВ та 'iх експлуатацiя забезпечують значну (бiля 1 млн.) працездатного населення Укра'iни роботою та вщповщно формують iстотну частину внесюв до 11 бюджету. Тому забезпечення конкурентоспроможнос-тi вагонобудiвного та вагоноексплуатуючого комплекав Укра'1на на свиовому ринку транспортних перевезень та машинобудування е стратепчно важливим та актуальним напрямком розвитку ц науки та техтки, що тдтверджу-еться в основних положеннях ряду Державних програм. Конкурентоспроможтсть вичизняних вагонобудiвного та вагоноексплуатуючого комплекав безпосередньо залежить вщ ТЕП ВВ, як пропонуються для купiвлi чи перевезень. Тому полiпшення ТЕП е важливим напрямком житте-забезпечення залiзничного транспорту та транспортного машинобудування Украши. Проте полшшення характеристик ВВ е складною науково-прикладною проблемою, що пояснюеться кнуванням значних протирiч мiж вимо-гами, якi висувають до 1х конструкцiй учасники рiзних етапiв 1х життевого циклу. Устшне розв'язання зазна-чено'1 проблеми можливо лише на основi розроблення та застосування ново'1 методологи 1х проектування, що дозволить розробити та впровадити до 1х конструкцш перспективнi техшчш рiшення, проте аналiз чисельно1 науково'1 та довщково'1 лiтератури з дослщжуваних питань засвiдчив вiдсутнiсть вiдповiдних змктовних розробок. Тому автором було запропоновано нову методолопю [5, 6] 1х проектування та комп'ютернi засоби для автоматиза-ци включених процедур, перевiрцi ефективностi роботи яких, на прикладi впровадження круглих труб до несучих систем НВ, i присвячено дану роботу
2012р.
22,308-, W3
26,90:-
2013р.
2,1,5723 л
7.003 S
^-o.ooi«
2018
М19
2020
Рис. 1. Матеpiали до ойтрунтування актуальности та важливосп проведення ройт з тдвищення ефективноси вантажних вагошв: а — экспорт, ¡мпорт i транзит вантанов за видами транспорту в Украйп за
2012-2013 p.p. у %: □ — автомобшший; ЕВ — р1чковий; □ — зашзничний; □ — морський; □ — ав1ацшний; □ — трубопровщний; □ — iншi (невизначений); б — прогноз вантажоперевезень залiзничним
транспортом; в — дефщит НВ на УкраШ; г — виготовлення НВ вггчизняними ваганайудiвниками; д — використання металопродукци на вагонойудування та вагоноремонт ВВ [3, 4]
в
д
3. 06'ект, ц1ль та задач1 дослщження
Об'ект дослгдження — Hecy4i системи натввагошв, методологiя ïx проектування.
Метою cmammi е висвiтлення особливостей та резуль-TaTiB проведеного дослiдження з впровадження круглих труб у несyчi системи НВ на основi запропонованого автором методу, який дозволяе забезпечити мшмальну мaтерiaлоемнiсть впроваджуваних елементiв, за рахунок вщшукання рaцiонaльниx геометричних пaрaметрiв про-фiлю, при виконaннi умов мщносп та експлyaтaцiйноï нaдiйностi.
Для досягнення постaвленоï мети вирiшyвaлися наступи зaдaчi:
1. Проaнaлiзовaнa несуча конструкщя нaпiввaгонiв моделi 12-757 з метою виявлення надлишкових зaпaсiв мщность
2. Запропоновано нову методологiю впровадження перспективних профтв у несyчi системи вантажних вагошв.
3. Розроблено просторову комп'ютерну модель на-пiввaгонy iз круглих труб.
4. Проведено розрaxyнковi дослiдження новоï конструкцп натввагошв iз круглих труб на мщшсть, втомну мiцнiсть, розрахунковий строк служби а також перевiрено звaрювaльнi з'еднання.
4. Звгг про проведен дослщження
В роботi представлено результати робгг з удосконалення несyчоï системи НВ моделi 12-757 за рахунок впровадження круглих труб, що дозволило ктотно тд-вищити один iз ключових ТЕП, який безпосередньо впливае на ïx ефективностi використання — мaтерia-лоемнiсть. Також у статт наведено результати робiт iз перевiрки прaцездaтностi новоï конструкцп НВ.
Основними етапами розробленого запропонованого методу е:
1. Комплексне дослщження несyчоï системи ВВ аналогу. В рамках цього етапу проводять: теоретич-ш та експериментaльнi дослiдження конструкцп, або aнaлiзyють вiдповiднi звiти. На основi отриманих ре-зyльтaтiв розроблюють розрахункову скшчено-елемен-ту модель (СЕМ) [7] та перевiряють ïï aдеквaтнiсть; у рaзi забезпечення необxiдноï aдеквaтностi моделюють вiдповiдно до розрахункових режимiв Норм [8] екс-плyaтaцiйнi випадки.
2. Визначаються допyстимi значення напружень [а]^ для дослiджyвaниx елементiв (ïx дшянок), де М — вщпо-вщае номеру розрахункового режиму (M е [I; III]), а С — розрахунковому експлуатацшному випадку (C е[1;28]).
3. Визначаються мaксимaльнi експлyaтaцiйнi значення напружень maxsM шляхом aнaлiзy резyльтaтiв моделювання експлyaтaцiйниx випaдкiв.
4. Розраховуються почaтковi запаси мiцностi —
випадюв, що можна представити наступним математич-ним виразом:
g
експл. випадок
наступною формулою:
M _Мс - max ас
g M _
M
100%.
g с
i{g
M,M е [I; III], C
Ф;28]}.
(2)
6. Визначаються моменти опору W^, W^ скла-довоï ВВ, обрaноï для дослiдження у конструкцп вагону-аналогу.
7. Дaлi визначаються рaцiонaльнi значення моменпв опору дослiджyвaноï склaдовоï, як в подальшому будуть використовуватися як допyстимi [W|nM ], [W/nM ] :
[W|nM ] _ WAH ■ (100 - gскл. ) ; [WrpnM ] _ WrAH ■ (100 - gскл. ).
(3)
(4)
y кожному розрахунковому випадку за
(1)
5. Визначаються нaйменшi запаси мщносп для до-слiджyвaноï склaдовоï (gскл) серед всix розрахункових
8. Знаходяться iснyючi чи розроблюються новi ма-темaтичнi зaлежностi основного (мaтерiaлоемнiсть) та другорядних (моменти опору) критерпв оптимiзaцiï, вiд змiнниx геометричних пaрaметрiв.
9. Проводиться пошук рaцiонaльниx геометричних пaрaметрiв впроваджуваного профiлю за наступним ма-тематичним описанням:
ЦФ: m _ f (Sn, n е [1;6]) ^ min; ОДР: Wx _ f(Sn, n е[1;6]) >[WpnM ],
Wr _ f (Sn, n е[1;6]) >[WpnM ] ; (5)
ОМР: S1min < S1 < S1max, S2min < S2 < S2maX, ..., S 6min < S 6 < S 6max.
де щльова функцiя (ЦФ): m = f(Sn,ne[1;6])^min, i 11 основний критерш рацiоналiзацii — матерiалоeмнiсть (m) впроваджуваного профшю, яка залежить вiд одного до шести змшюваних геометричних параметрiв (факторiв), прагне до мiнiмумy При цьому вторинними критерiями рацiоналiзацii е моменти опору ( Wx, Wy) впроваджуваного профiлю, якi також залежать вщ одного до шести змшюваних геометричних параметрiв, та значення яких не повинш бути меншими за допустимi значення ([Wy™ ], [W/nM ]), що формуе область допустимих ршень (ОДР), яка видь ляеться iз областi можливих ршень (ОМР) границями варiювання змшюваних факторiв (S1, S2, S3...Sg).
10. На наступному етат у вщповщност до мате-матичного описання 5 проводяться пошуковi роботи
• • / fr* fi* f-** f-** \
з визначення рацiональних параметрiв (S 1, S 2, S 3..S 6). Для цього використовуеться один з варiантiв рiшень описаних у [1, 2]. При необхщносп обираються геомет-ричнi параметри профiлiв iз iснуючого сортаменту [9]. Та iз них будуеться нова конструкцiя.
11. I на заключному етапi проводиться перевiрка працездатностi удосконалено'1 несучо'1 системи ВВ, для чого: розроблюеться просторова комп'ютерна модель, перевiряеться наявнiсть штерполяцш, проводяться ком-плекснi розрахунки/моделювання на мщшсть [1-6], розра-хунки на втомну мщшсть, визначаеться проектний строк служби [10], а також за необхщносп i iншi розрахунки.
Для проведення дослщження була використана одна iз найпоширенiших моделей НВ — модель 12-757. Особ-ливостi проведених роби представлено нижче. Для цього була розроблена просторова комп'ютерна модель (рис. 2, а).
СЕМ НВ наведено на рис. 2, б. Оптимальна кшьюсть елеменпв сики визначена з використанням графоана-лиичного методу. При цьому кшьюсть елеменпв сiтки склала 473652, вузлiв — 154365. Максимальний розмiр елементу атки дорiвнюе 80 мм, мiнiмальний — 16 мм, максимальне сшввщношення боюв елементiв — 566,7 вщ-соток елеменпв з спiввiдношенням бокiв менше трьох — 25, бiльше десяти — 27,4.
Закршлення моделi здшснювалося за п'ятники та ковзуни шворневих балок несучо'1 конструкцГ1 вагона. При дослщженш мiцностi НВ в умовах навантаження, яке вщповщае режиму «удар-стиснення» повздовжне зусилля прикладалося до заднього упору автозчепу, а з шшого боку здшснювалося закршлення за цей же елемент ав-тозчепного обладнання. При моделюванш мiцностi НВ в умовах режиму «розтягнення-ривок» повздовжне зу-силля прикладалося до передшх упорiв з одного юнця, а з шшого здшснювалося закршлення за передш упори.
Максимальш еквiвалентнi напруження при цьому виникають в нижнш зонi взаемодп шворнево'1 балки з хребтовою та складають близько 340 МПа, максимальш перемщення в вузлах конструкцп зафжсоваш у середнiй частинi рами НВ та складають 3,6 мм. З проведених дослщжень можна зробити висновок, що максимальш е^валентш напруження в несучш конструкцп НВ виникають при I розрахунковому режимi в умовах удару. Важливо зазначити, що в складових елементах кузову максимальш е^валентш напруження меншi за допусти-мi та мають значний запас мщност! У зв'язку з цим пропонуеться проведення оптимiзацiйних дослщжень несучо'1 конструкцп кузову НВ з метою зменшення його матерiалоемностi. Результати розрахунку в табл. 1.
З урахуванням даних, наведених у табл. 1, побу-довано несучу конструкщю кузову ушверсального НВ iз труб. При цьому до уваги прийнят два варiанти конструкцп рами (рис. 3, а): виконання хребтово'1 балки
рами з одше'1 труби та двох труб. З метою забезпечення можливост монтажа-демонтажа упряжного пристрою автозчепу, дiаметр труби хребтово'1 балки за умови 11 виконання з одного профшю, збшьшений до 530 мм. З урахуванням запропоновано1 конструкцп кузова НВ необхщним е забезпечення 11 додатковими елементами для утримання кришок розвантажувальних лююв.
У зв'язку з тим, що в моделi змiнено омега-подiбний профiль вертикально! стiйки на круглу трубу, притер-пiло змiни i розташування вертикальних листiв швор-нево1 балки. Пропонуеться здiйснювати 1х вiялоподiбне розмiщення, тобто в зонi взаемодп шворнево1 балки з хребтовою вщстань мiж вертикальними листами зали-шилася такою, як i у вагона-аналогу, а в зош взаемодii 11 з вертикальною стiйкою вiдстань мiж вертикальними листами зменшено до 164 мм. Важливо зазначити, що вiдомi конструкцп шворневих балок НВ, яю мають по-дiбне розташування вертикальних лиспв. Вертикальна стiйка кузова в зош взаемодп з поперечною балкою мае збшьшений дiаметр у порiвняннi з основною и частиною. Таке технiчне рiшення обумовлене тим, що значну долю навантаження, яке дiе на стшку, сприймае вузол 11 защемлення з поперечною балкою.
З метою перевiрки на мiцнiсть оптимiзованоi несучо1 конструкцп за першим варiантом виконання хребтово1 балки, проведений розрахунок за методом скшчених елементiв. СЕМ кузова НВ наведено на рис. 3, б. Кшьюсть елеменпв отки визначена з використанням графоаналиичного методу та склала 633837, вузлiв — 201679. Максимальний розмiр елементу сики дорiвнюе 85 мм, мiнiмальний — 17 мм, максимальне сшввщношення бокiв елеменпв — 695,86, в!дсоток елементiв з сшввщношенням бокiв менше трьох — 28,1, бшьше десяти — 12. При утворенш сiтки використане спрощення моделi в зонах розташування округлень та отворiв, коефiцiент спрощення моделi склав 0,2 з кiлькiстю иерацш розбиття сiтки, яке дорiвнюе двом.
Таблиця 1
Визначення рац1ональних параметрш пврЕр1згв влвмвнт1в несучо'1' конструкцй' кузову напшвагону модвл1 12-757 i3 круглих труб
Елемент рами Маса 1 м, кг До- вжи-на, м g зекв, МПа Ix, см4 Iy, см4 Wx, см3 Wy, см3 [Wx], 3 см3 [Wy], 3 см3 Оптимальн параметри труби Маса 1 м кругло!' труби, кг
W, см3 D, мм S, мм
Балка хребтова 154,05 12,8 1,1 312,4 41512,19 62884,88 1317,95 2566,7 1186,1 2310,03 2330,12/ 2400,39 406,4/ 630 21,0/ 8,0 199,6/ 122,72
Балка промжна поперечна 37,2 25,4 2,8 70,7 1274,0 22954,96 124,9 1010,12 44,6 360,8 378,15/ 384,05 244,5/ 355,6 9,0/ 4,0 52,27/ 34,68
Нижня обв'язка 19,48 33,2 1,12 308 784,0 239,0 156,8 30 140,0 26,8 153,57/ 169,9 168,0/ 273,3 8,0/ 3,0 31,57/ 19,98
Верхня обв'язка 24,7 33,2 3,2 107,8 1090,49 3063,89 99,14 523,74 30,98 163,7 173,39/ 169,9 177,8/ 273,0 8,0/ 3,0 33,5/ 19,98
Стшка кутова 85 9,6 8,4 41,3 6179,3 23983,45 294,95 2694,8 35,1 320,81 328,15/ 328,72 219,0/ 273,0 10,0/ 6,0 51,54/ 39,51
Стшка 28,7 48,4 6,0 57,6 347,44 868,18 118,2 119,3 19,7 19,8 20,04/ 20,49 76,0/ 95,0 5,5/ 3,2 9,56/ 7,24
Промйжна стшка торцево'1' дверi 28,7 8,1 7,32 47,1 228,88 625,9 54,2 145,6 7,4 19,89 20,04 76,0 5,5 9,56
Середня стшка торцево'1' дверi 28,7 4,0 4,1 84,2 460,83 1934,4 69,3 154,4 16,9 37,66 38,18 102,0 5,5 13,09
Верхня обв'язка торцево'1' дверi 31,45 5,72 3,7 94,01 745,19 1397,15 240,89 248,4 65,1 67,14 74,69 152,0 4,5 16,37
Нижня обв'язка торцево'1' дверi 15,15 5,72 1,8 189,1 278,29 333,82 51,54 69,55 28,63 38,64 40,77 114,0 4,5 12,15
Кнцевий стояк 56,32 11,0 3,42 100,9 2067,2 11958,88 99,38 1272,22 29,1 372,0 383,0 219,0 12,0 61,26
в г
Рис. 3. Комп'ютерне моделювання конструкцй' напiввагону з несучою системою i3 круглих труб: а — моделi прототипiв НВ (700 кг та 1100 кг); 6 — скшченно-елементна модель; в — прикладання зусиль; г — напружений стан при I розрахунковому режимi (удар)
Модель мiцностi кузова НВ, оптимiзованоi конструк-цГ1 наведено на рис. 3. Результати розрахунку на мщшсть несучо1 конструкцп НВ при I розрахунковому режи-мi (удар) наведенi на рис 3, г. При цьому максимальш е^валентш напруження виникають в зош взаемодп нижньо1 частини стшки з поперечною балкою рами та складають близько 320 МПа, максимальш перемщення в вузлах конструкцп — 5,72 мм.
Результати розрахунку на мщшсть в умовах III роз-рахункового режиму (удар, стиснення) показали, що мак-симальш е^валентш напруження складають близько 250 МПа, максимальш перемщення в вузлах конструкцп — 15 мм. Максимальш е^валентш напруження складають близько 260 МПа, максимальш перемщення в вузлах конструкцп — 8,3 мм. З проведених дослщжень можна зробити висновок, що максимальш е^валентш напруження в оптимiзованiй несучш конструкцп натввагона виникають при I розрахунковому режимi в умовах удару, але вони не перевищують допустим!
З метою перевiрки на мщшсть оптимiзованоi конструкцп кузову натввагону з урахуванням двох круглих труб в конструкцп хребтово1 балки проведений розраху-нок на мщшсть в середовишд програмного забезпечення CosmosWorks методом сюнчених елеменпв. З'ясовано, що максимальнi е^валентш напруження виникають в зонi взаемодп нижньо1 частини стiйки з поперечною балкою рами та складають близько 335 МПа, максималь-ш перемщення в вузлах конструкцп склали 16,8 мм. Результати розрахунку на мщшсть несучо1 конструкцп НВ в умовах III розрахункового режиму (удар, стиснен-ня) дозволили з'ясувати, що максимальш е^валентш напруження складають близько 260 МПа, максимальш перемщення в вузлах конструкцп — 15 мм. Проведет дослщження дозволяють зробити висновок, що максимальш е^валентш напруження в оптимiзованiй несучш конструкцп НВ виникають при I розрахунковому режимi в умовах удару, але вони не перевищують допустим!
Розроблена конструкщя кузову НВ розрахована на втомну мщшсть в середовищд програмного забезпечення CosmosWorks. База випробувань при цьому склала 107 циктв. Результати розрахунку дозволили зробити висновок, що втомна мщшсть забезпечуеться.
З метою визначення проектного строку служби НВ використана методика, наведена в [10]. При проведенш розрахунюв прийнят наступш вшдш параметри: серед-не значення границ витривалост несучо1 конструкцп склало 245 МПа; час безперервно1 роботи несучо1 конструкцп склав 6514,37 с; ефективна частота динамiч-них напружень визначена з урахуванням параметрiв ресорного тдвшування вiзка моделi 18-100 та склала 2,7 Гц; допустимий коефщент запасу мщносп дорiвнюе 2; показник ступеня криво1 втоми для зварно1 конструкцп прийнятий рiвним 4; амплиуда еквiвалентних дина-мiчних напружень визначена на пiдставi проведених розрахункiв НДС несучо1 конструкцп вагона та склала близько 50 МПа. На пiдставi проведених розрахунюв встановлено, що проектний строк служби несучо1 кон-струкцп удосконаленого НВ складае бшьше 32 рокiв, тобто не е меншим за життевий цикл вагона.
5. Висновки
В результат проведеного дослщження було з'ясовано, що впровадження круглих труб у несучi систе-
ми НВ дозволить знизити 1х матерiалоeмнiсть вiд 700 до 2000 кг в залежност вiд прийнятих конструкцшних особливостей при 3a6e3ne4eHHi умов мщносп та екс-плуатацiйноi надшность
Результати комплексноi теоретично-розрахунковоi перевiрки, комп'ютерним моделюванням, мiцностi та експлуатацiйноi надшносп удосконаленоi конструкцii НВ вказали на ii працездатнiсть та ефективнiсть впро-ваджених технiчних рiшень. Так, в результат ii пере-вiрки на мщшсть за вама розрахунковими випадками вщповщно до розрахункових режимiв з'ясовано, що отримаш еквiвалентнi навантаження не перевищують допустимих нормованих iх значень, втомна мщшсть (при базi випробувань у 107 циклiв) забезпечуеться, проект-ний строк служби становить бшьше 32 роюв. До того ж додатково результати проведеного аналiзу iз забезпечення мiцностi у зварних з'еднаннях також тдтвердили iх працездатшсть.
Вищесказане свiдчить про доцiльнiсть застосуван-ня запропонованого автором методу iз забезпечення рацiональних показникiв мiцностi впроваджуваних до несучих систем ВВ профШв, а також використання для таких роби круглих труб. Запропоноваш тдходи можуть бути використанi для шших типiв ВВ та засобiв транспортного машинобудування.
Литература
1. Фомш, О. В. Оптим1зацшне проектування елемент1в кузо-в1в зал1зничних нашввагошв та оргашзащя '¡х виробницт-ва [Текст]: монограф1я / О. В. Фомш. — Донецьк: Дон1ЗТ УкрДАЗТ, 2013. — 251 с.
2. Фомш, О. В. Дослщження дефеюгв та пошкоджень несучих систем зал1зничних на шввагошв [Текст]: монограф1я / О. В. Фомш. — Кшв: ДЕТУТ, 2014. — 299 с.
3. Fomin, O. Development and application of cataloging in structural design of freight car building [ТехЦ / О. Fomin, O. Burlutsky, Yu. Fomina // Scientific and technical journal «Metallurgical and Mining Industry». — 2015. — № 2. — P. 250-256.
4. Фомш, О. В. Анал1з дощльносп застосування шестигранних порожнистих профш1в в якосп складових елеменпв несучих систем нашввагошв [Текст] / О. В. Фомш // Вюник Дншропетровського национального ушверситету зал1зничного транспорту 1м. академжа В. Лазаряна. Наука та прогрес транспорту. — Дншропетровськ: ДНУЗТ ¡м. В. Лазаряна, 2014. — Вип. 6(54). — С. 146-153.
5. Фомш, О. В. Теоретичш основи програмного комплексу ви-значення та використання математичних моделей складових вантажних вагошв [Текст] / О. В. Фомш // Вюник Кремен-чуцького национального ушверситету ¡м. М. Остроградсько-го. — Кременчук: КДПУ, 2013. — Вип. 6(83). — С. 87-91.
6. Fomin, O. Modern requirements to carrying systems of railway general-purpose gondola cars [Тех^ / О. V. Fomin // Scientific and technical journal «Metallurgical and Mining Industry». — 2014. — № 5. — P. 31-40.
7. Алямовский, А. А. SolidWorks/COSMOSWorks 2006-2007. Инженерный анализ методом конечных элементов [Текст] / А. А. Алямовский. — М.: ДМК, 2007. — 784 с.
8. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) [Текст]. — М.: ГосНИИВ; ВНИИЖТ, 1996. — 319 с.
9. ГОСТ Р54157-2010. Трубы стальные профильные для металлоконструкций. Технические условия [Текст]. — Дейст. от 21.12.2010. — М.: ИПК Издательство стандартов, 2010. — 92 с.
10. Устич, П. А. Надежность рельсового нетягового подвижного состава [Текст] / П. А. Устич, В. А. Карпыч, М. Н. Овеч-ников. — М.: ИГ «Вариант», 1999. — 415 с.
ВНЕДРЕНИЕ КРУГЛЫХ ТРУб В НЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ ПОЛУВАГОНОВ С ОбЕСПЕЧЕНИЕМ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЧНОСТИ
В статье представлены особенности и результаты проведенного исследования по внедрению круглых труб в несущие системы полувагонов на основе предложенного автором метода. Применение такого метода позволяет обеспечить минимальную материалоемкость внедряемых элементов при выполнении условий прочности и эксплуатационной надежности за счет обеспечения рациональных показателей прочности.
Ключевые слова: полувагон, совершенствование несущей конструкции, внедрение круглых труб, рациональные показатели прочности.
Фомт Олекст Вшторович, кандидат техтчних наук, доцент, кафедра ваготв та вагонного господарства, Державний економжо-технологлчний утверситет транспорту, Кигв, Украта, e-mail: fomin1985@list.ru.
Фомин Алексей Викторович, кандидат технических наук, доцент, кафедра вагонов и вагонного хозяйства, Государственный экономико-технологический университет транспорта, Киев, Украина.
Fomin Alexey, State Economy and Technology University of Transport, Kyiv, Ukraine, e-mail: fomin1985@list.ru
