Візняк Руслан Іванович. Визначення характеристик міцності кузова піввагона при вивантаженні сипучих вантажів

Краткое описание

Візняк Руслан Іванович. Визначення характеристик міцності кузова піввагона при вивантаженні сипучих вантажів: дисертація канд. техн. наук: 05.22.07 / Українська держ. академія залізничного транспорту. - Х., 2003.

Візняк Р.І. Визначення характеристик міцності кузову піввагона при вивантаженні сипучих вантажів Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.07 рухомий склад залізниць та тяга поїздів. Українська державна академія залізничного транспорту, Харків, 2003.
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі забезпеченню міцності суцільнометалевих піввагонів при вивантаженні з них сипучих та навалочних вантажів, а також підвищенню продуктивності розвантаження. Виходячи з поставленої мети, був проведений аналіз існуючих технологій і технічних засобів розвантаження сипучих вантажів з піввагонів з точки зору нанесення пошкоджень, що взагалі негативно впливає на міцність елементів конструк-ції кузовів і збільшує відрахування на відновлення пошкоджених деталей та вузлів. З метою підвищення рівня збереження піввагонів при виконанні розвантажувальних робіт, а також - їх ек-сплуатаційної надійності, у якості головних заходів запропоновано використання принципово нових вагоноперекидачів підвісного типу. Доцільність і ефективність застосування засобу вивантаження з піввагонів сипучих вантажів за допомогою цих технічних засобів замість грейферних захватів обґрунтовано результатами теоретичних і експкриментальних досліджень, а також підтверджені економічними розрахунками.

За результатами проведених теоретичних і експериментальних досліджень можна зробити наступні висновки:

В результаті проведеної класифікації технічних засобів для вивантаження з піввагонів сипучих вантажів виконано аналіз впливу вантажно-розвантажувальних робіт на технічний стан парку піввагонів. За результатами аналізу статистичних даних найбільше число пошкоджень піввагонів зв'язано з застосуванням грейферного способу розвантаження особливо в морських і річкових портах (до 53 %), де використання даного способу вивантаження найбільше інтенсивно. Зважаючи на ці фактори в дисертаційній роботі запропоновані шляхи вирішення проблеми зменшення пошкоджень піввагонів на основі розробки вагоноперекидача підвісного типу, що не має аналогів, для вивантаження сипучих і навалочних вантажів. Це дозволить забезпечити збереження кузовів і тим самим підвищити надійність піввагонів в експлуатації.
Проведено оцінку силового впливу дії грейферних захватів на кузов піввагона в залежності від маси ковшів і їх швидкостей опускання у середину кузова при зачерпуванні вантажу. Встановлено, що при нормованих швидкостях опускання грейферів (0,2-0,33 м/с), відповідно до ГОСТ 22235-76, розрахункові динамічні напруження перевищують припустимі. Наприклад, при використанні грейфера масою 1950 кг в межах цих швидкостей перевищення склали близько 10%. Збільшення швидкостей розвантаження від 1м/с і вище приводить до перевищення межі тікучості матеріалу і, відповідно, до великих залишкових деформацій і майже до руйнування конструкції. Це свідчить про надмірний силовий вплив технічних засобів цієї технології на напружений стан елементів кузова піввагона.
Вперше розроблена кінематична схема підвісного вагоноперекидача і досліджені характеристики руху кузова піввагона, закріпленого в підвісній системі вагоноперекидача. Розроблена математична модель визначення кінематичних характеристик механічної системи піввагон-вагоноперекидач у залежності від швидкостей розвантаження і геометричних параметрів кузовів піввагонів. Величини отриманих прискорень, які діють на систему не перевищують 0,022 0,054 м/с2, що не робить істотного впливу на динаміку при перекиданні. Отримано закони складного руху системи.
Доопрацьовано і доповнено методи визначення зовнішніх і внутрішніх силових факторів, що діють на кузов піввагона при вивантаженні сипучих і навалочних вантажів з урахуванням їх зняття з ходових частин і розміщення в розвантажувальній системі підвісного вагоноперекидача.
Досліджено характер і величини навантажень, що діють на кузов піввагона зі зміною його кута повороту від 00до 1800на підвісному вагоноперекидачі. Запропонований новий підхід оцінки напруженого стану, а також поставлені задачи були реалізовані на ЕОМ методом кінцевих елементів.
Отримані результати вказують на достатню для теоретичних розрахунків збіжність: максимальна розбіжность складає 22% для елементів бокової стіни. Встановлено, що максимальні напруження виникають у двох основних зонах конструкції кузова при розвантаженні без привалочної плити: у вузлах з'єднання стійок бокової стіни і балок рами при перекиданні на кут 48,90 333 МПа; у стійках бокової стіни до 776 МПа при перекиданні на кут 900. За отриманими результатами реалізована задача оцінки міцності кузова з моделюванням привалочної плити і при цьому одержані розрахункові напруження знизились до 103 МПа, що нижче припустимих значень згідно норм розрахунку вагонних конструкцій на міцність. Виконані попередні розрахунки на міцність та жорсткість елементів конструкції привалочної плити .
Проведені експериментальні дослідження характеристик міцності кузова піввагона при розвантаженні на розробленій моделі підвісного вагоноперекидача за допомогою положень теорії подібності. При моделюванні отримана задовільна збіжність з теоретичними даними досліджень (величина максимальних розбіжностей склала 25% -30%).
Результати дисертації передані морським торговим портам «Іллічівськ» і «Пів -денний» з метою впровадження вагоноперекидача підвісного типу для розвантаження піввагонів в трюми суден.
Оцінка економічного ефекту показала, що при впровадженні підвісного вагоноперекидача в результаті зниження відрахувань на виконання ремонтних операцій пошкоджених піввагонів і підвищення продуктивності переробки сипучих вантажів економічний ефект за період (10 років) на наявний парк піввагонів складе близько 27,5 млн. грн. і близько 1,5 млн. грн. від заходів щодо збереження рухомого складу .
Вперше розроблена, аналітично й експериментально досліджена принципово нова конструкція підвісного вагоноперекидача і вивантаження сипучих вантажів з піввагонів за його допомогою.