CC BY
21
УДК 629.463.3.001.4
О. В. ШАТУНОВ, М. А. ГР1ЧАНИЙ, П. О. ЯГОДА, В. Ю. П1ДЛУБНИЙ, О. А. АНДРЕЕВ (ДПТ)
ВИЗНАЧЕННЯ МОЖЛИВОСТ1 ПЕРЕГЛЯДУ ТЕРМ1Н1В ЕКСПЛУАТАЦИ ЦИСТЕРН МОДЕЛ1 15-440 ТА 15-1597
У статп представлено результати теоретичних i експериментальних дослвджень напруженого стану конструкцп рами i кузова цистерн моделi 15-440 i 15-1597.
В статье представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований напряженного состояния конструкции рамы и кузова цистерн модели 15-440 и 15-1597.
In the article the results of theoretical and experimental researches of the stressed state of structure of frame and body of tank models 15-440 and 15-1597 are presented.
Сучасний з^зничний транспорт е лщирую-чою галуззю на ринку транспортних переве-зень, що обумовлено розгалужешстю його зал> знично1 мереж1, високою пропускною спромо-жнiстю та величезним за номенклатурою та кшьюстю парком вагошв, що дозволяють задо-вольнити практично будь-яю вимоги вантажо-вiдправника. Проте спад рiвня виробництва i вщсутшсть фiнансування з боку держави ви-кликало проблему пiдтримки парку вантажних вагошв у вщповщному станi. Ситуащя посилю-еться також тим, що новi вагони не купуються у необхщнш кiлькостi, а це приводить до ско-рочення iснуючого парку вантажних вагошв внаслщок закiнчення 1х термiну служби.
Для подолання цього явища останнiми роками здшснюеться масштабна державна про-грама, що направлена на шдтримку парку вантажних вагошв, при цьому розглядаються на-ступнi напрями:
- модершзащя конструкцii вагонiв з метою збшьшення термiну 1х служби;
- розробка i впровадження нових вузлiв i деталей на iснуючий рухомий склад для тдви-щення його довговiчностi та мiцностi;
- зменшення подовжнiх навантажень, що дiе на вагон в експлуатаци;
- перегляд термшв експлуатацii вагонiв з метою збшьшення нормативного термшу 1х експлуатаци.
На погляд авторiв, найбiльш рацюнальним i затребуваним напрямом е перегляд термшв експлуатацii вагонiв.
Галузева науково-дослщна лабораторiя ва-гонiв Днiпропетровського нацюнального уш-верситету залiзничного транспорту iм. академ> ка В. Лазаряна за шдтримки Укрзалiзницi i ВАТ <^вноазот» в другому пiврiччi 2008 року
виконала комплекс необхщних теоретичних i експериментальних дослiджень цистерн моделi 15-440 i 15-1597 (власностi ВАТ <^вноазот») з метою перегляду термiнiв 1х експлуатацii.
При проведеннi теоретичних дослщжень були розглянутi й вирiшенi наступш завдання:
- на пiдставi умов експлуатаци, техшчних характеристик i конструктивних особливостей для проведення подальших розрахунюв було вибрано модель 15-1597;
- проведено розрахунок величин ддачих навантажень i вибiр схем 1х застосування;
- проведено розрахунок напруженого стану рами i кузова цистерни моделi 15-1597 методом кшцевих елементiв для I та III розрахункового режиму, згiдно вимог «Норм...» [1].
Результати розрахунку напруженого стану рами цистерни у контрольних перетинах (рис. 1) представлено на рис. 2 та 3.
Г-п
Рис. 1. Контрольш перетини на рам цистерни
З метою визначення залишкового ресурсу i рiвня напружень у несучих конструкцiях цистерн вiд ди вертикального статичного наванта-ження i пiд час подовжнiх ударних навантажень, випробувальна лабораторiя вагонiв провела експериментальш випробування цистерн моделi 15-1440 i 15-1597, що були побудоваш у 1980 роцi, на вiзках типу 18-100 в обсяз^ пе-редбаченому програмою i методикою випробу-
© Шатунов О. В., Гр1чаний М. А., Ягода П. О., Шдлубний В. Ю., Андреев О. А., 2010
вань «ПМ 11-08/ВЛВ» i «ПМ 15-08/ВЛВ» вiд 14 травня 2008 р.
а, МП а 1 розрахунковий режим
150
140
130
120
110
100
90
30
70
60
50
40
30
20
10
и
1 2 4 1 2 3 4 1 2 3 4 12 3 4
стискання I III р о:т| [.ни ; V
Рис. 2. Граф1к р1вня розрахункових напружень в дослщних перетинах цистерни
а, Г/Па III розрахунковий режим
100
90
ВО
70
60
ВО
40
30
20
10
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 12 3 4
1 II стисканнн I III розшганнн V
Рис. 3. Граф1к р1вня розрахункових напружень в дослщних перетинах цистерни
Для експериментального визначення напружень в конструкщях цистерн (мiсця установки тензодатчиюв i 1х позначення вказаш на рис. 4), вщ дп вертикального статичного наван-таження, вагони були завантажеш водою до повного заповнення котла з подальшим розван-таженням (для проведення «обтиску» датчикiв). Далi цистерни двiчi тддавалися циклу повного навантаження-розвантаження водою до ваги 31 т для цистерни моделi 15-1440 i 43 т для цистерни моделi 15-1597.
Для визначення ресурсу цистерн та напру-женого стану 1х несучих конструкцш пiд час поздовжнiх ударних навантажень цистерни тддавалися поздовжшм ударним навантажен-ням одна об одну, в обсяз^ наведеному в табл. 1 та 2.
Враховуючи корозiйнi пошкодження та втому несучо! конструкци цистерн моделi 15-1440 та 15-1597 власностi ВАТ <^вноазот»
в попереднiй експлуатацп, а також керуючись гiпотезою лiнiйного шдсумовування пошко-джень за критерieм опору втоми [2] та виходя-чи з результата ресурсних випробувань, додат-ковий термiн 1х наднормативного термшу слу-жби повинен бути не бшьш нiж 6 рокiв.
1 [ Л
Ки.ч Л шшрш Ч
1
1
-и III (. " _ 1.2
1 1 >{■ : Л Вд1 К 1>, II 1' II 1 1 9 1 3,-! 1 ? У
-Гг.* + 1,7, И + ^
'4- Т: ; | «И 3
Рис. 4. Схема розташування датчиков на рам1 вагона
Таблиця 1
Подовжш зусилля в тензометричних автозчшках цистерни моделi 15-1440 п1д час спiвударiв
Поздовжня сила, МН Проведена кшьюсть спшударш Загальне напра-цювання тд час випробувань, МН5
ввд 0,1 до 0,4 396
вад 0,4 до 0,8 449
ввд 0,8 до 1,2 467
ввд 1,2 до 1,6 345
ввд 1,6 до 2,0 201
ввд 2,0 до 2,4 82 16278,40
ввд 2,4 до 2,8 19
ввд 2,8 до 3,2 5
ввд 3,2 до 3,6 0
понад 3,6 0
Разом 1964
Для визначення збiжностi результатiв екс-периментальних випробувань з результатами теоретичних розрахунюв напруженого стану несучих конструкци цистерн моделi 15-1597 розглянемо напруження, отриманi пiд час випробувань у мюцях встановлення первинних датчикiв (див. рис. 4) та розрахунковi максима-льнi напруження вщ стискання в цих мiсцях (див. рис. 1).
Розбiжностi отриманих результата вщо-браженi на рис. 5, 6.
Таблиця 2
Подовжш зусилля в тензометричних автозчшках цистерни моделi 15-1597 пщ час спiвударiв
Поздовжня сила, МН Проведена кшьюсть спшударш Загальне напра-цювання тд час випробувань, МН5
в1д 0,1 до 0,4 357
ввд 0,4 до 0,8 395
ввд 0,8 до 1,2 451
в1д 1,2 до 1,6 475
в1д 1,6 до 2,0 172
в1д 2,0 до 2,4 75 16639,51
в1д 2,4 до 2,8 35
в1д 2,8 до 3,2 4
в1д 3,2 до 3,6 0
понад 3,6 0
Разом 1964
ВИСНОВКИ
Аналiз нижченаведених графiкiв збiжностi результатiв експериментальних випробувань iз теоретичними розрахунками дозволяють впев-нено стверджувати про збiжнiсть теоретичного розрахунку з експериментом. На mдставi цього робимо висновок, що теоретична модель цистерни цшком вщповщае И реальнiй конструкцп. Це дае обгрунтовану пiдставу стверджувати, що шд час експериментальних випробувань у несучих елементах конструкци, що не були об-ладнанi тензодатчиками, напруження не пере-вищували допустимих, що передбачеш вимо-гами [1].
На пiдставi вищезазначеного можливо зро-бити висновок, що перегляд термшв експлуа-таци вагонiв з метою збiльшення нормативного термiну 1х експлуатацп е рацюнальним та цiл-ком обгрунтованим.
Рис. 5. Граф1к ввдношення теоретично розрахованих напружень до напружень, отриманих тд час експериментальних випробувань
Рис. 6. Граф1к ввдношення теоретично розрахованих напружень до напружень, отриманих тд час експе-риментальних випробувань
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) [Текст]. - М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996.
2. Вагоны грузовые. Ресурсные испытания в режиме многократных соударений. Типовая программа и методика. ТПМ 001-90 [Текст]. -ВНИИВ-ДИИТ, 1990.
Надшшла до редколегп 31.03.2010.
Прийнята до друку 08.04.2010.
