Обоснование технических решений по повышению усталостной долговечности рам шпинтонного типа тележек вагонов метро
Диссертация
Разработана конечно-элементная модель рамы тележки вагона метро, учитывающая нерегулярности конструкции в зонах внутренних шпинтонных втулок и соединения продольных и поперечных балок. Расчеты выполнены на основе алгоритма МКЭ раздельных и налагающихся местных деформаций с последовательно сгущающимися сетками конечных элементов. Оценка достоверности результатов расчета напряжений по сечениям… Читать ещё >
Содержание
- 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
- 1. 1. Объект исследования
- 1. 2. Обзор выполненных исследований шпинтонных рам, состояние проблемы
- 1. 3. Применение метода конечных элементов для расчета сварных конструкций вагонов
- 1. 4. Методические основы оценки усталостной прочности и долговечности вагонных конструкций
- 1. 5. Цель и задача исследования
- 2. РАЗРАБОТКА КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЙ МОДЕЛИ РАМЫ ТЕЛЕЖКИ
- 2. 1. Конструктивные элементы рамы в расчетной схеме
- 2. 2. Конечно-элементная расчетная схема рамы тележки
- 2. 3. Анализ эффективности конструктивных изменений зоны внутренней шпинтонной втулки
- 2. 4. Анализ напряженного состояния рамы тележки при действии вертикальной нагрузки
- 2. 5. Влияние тяговых и тормозных сил на напряженное состояние продольной балки рамы в зоне внутренних шпинтонов
- 3. РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА ДОЛГОВЕЧНОСТИ РАМЫ ТЕЛЕЖКИ ВАГОНОВ МЕТРО
- 3. 1. Теоретические положения и расчетные зависимости
- 3. 2. Характеристики нагруженности."
- 3. 3. Характеристики сопротивления усталости
- 3. 4. Обоснование исходных данных для расчетной оценки характеристик безотказности
- 3. 5. Расчет наработки до отказа рамы
- 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВАРИАНТОВ МОДЕРНИЗАЦИИ РАМЫ ТЕЛЕЖКИ ШПИНТОННОГО ТИПА
- 4. 1. Модернизация существующей рамы тележки путем усиления продольных балок накладками
- 4. 2. Вариант рамы тележки шпинтонного типа с измененной конструкцией продольной балки
- 4. 2. 1. Описание конструкции рамы
- 4. 2. 2. Оценка эффективности подкрепления продольных балок рамы продольными ребрами
- 4. 2. 3. Результаты статических испытаний рамы с измененной конструкцией продольной балки
- 4. 2. 4. Приближенная оценка коэффициента запаса усталостной прочности новой шпинтонной рамы тележки вагонов метро при продлении ее срока службы
- 4. 3. Конструктивные усовершенствования шпинтонного узла рамы
- 4. 3. 1. Повышение изгибной жесткости нижней полки продольной балки рамы в зоне шпинтонной втулки
- 4. 3. 2. Варианты шпинтонных узлов рамы без втулок
- 4. 3. 3. Результаты сравнительных испытаний втулочного и безвтулочного крепления шпинтонов
Список литературы
- Аксенов Ю.Н. Напряженно-деформированное состояние, прочность и надежность сварных узлов соединительной балки большегрузных вагонов: Дис.. канд. техн. наук: М., МИИТ, 1987. — 372 с.
- Битюцкий А.Д., Петров О. Н., Павлов С. В. Применение метода суперэлементов к расчету конструкций вагонов. // Динамика вагонов. Л.: ЛИИЖТ. 1984.-С. 46−55.
- Болотин В.В. Методы теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М., Стройиздат, 1981.-351 с.
- Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машины и конструкций, М.: Машиностроение, 1984. — 312 с.
- Бурчак Т.П., Савоськин А. Н. Оптимизация параметров подвесок транспортной машины с учетом стохастических свойств системы и возмещения // Вестник машиностроения. 1989. № 5. — С. 17−21.
- Вагоны / Л. А. Шадур, И. И. Челноков, Л. Н. Никольский, Е. Н. Никольский и др.- Под ред. Шадура Л. А. М.: Транспорт, 1980. 440 с.
- Воронин Н.Н. Анализ повреждаемости и оценка работоспособности несущих сварных конструкций грузовых вагонов: Автореф. дисс. докт. техн. наук. Утв. — М., 1994. — 48 с.
- Гусев А.С., Светлицкий В. А. Расчет конструкций при случайных воздействиях. М.: Машиностроение, 1984. — 240 с.
- Гусев А.С. Сопротивление усталости и живучесть конструкций при случайных нагрузках. М.: Машиностроение, 1989. — 248 с.
- Дарков А.В., Шапошников Н. Н. Строительная механика. М.: Высшаяшкола, 1986. 607 с.------------------------------- ---------------------------------- -----------
- Dietz S., Knothe К., Korttim W. Fatigue life simulations applied to railwayiLbogies: Proceedings of the 4 Internat. Conf. on Railway Bogies and Running Gears. Budapest, 1999. — P. 237 — 244.
- Егоренков A.B., Кобищанов B.B. Обеспечение безопасности функционирования шпинтонных рам тележек вагонов метрополитена. — В кн.: Безопасность движения поездов // Труды третьей науч. прак-тич. конф. — М.: МИИТ, 2002. — С. V — 17.
- Егоренков А.В., Кобищанов В. В., Татаринцев В. А. Повышение ресурса шпинтонных рам тележек вагонов метро. — В кн.: Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте // Труды IV на-уч.-практ. конф. М.: МИИТ, 2001. — С. IV — 8.
- Егоренков А.В., Кобищанов В. В. Свидетельство на полезную модель № 2 000 124 003/20 // Продольная балка шпинтонной рамы. Дата начала отсчета срока действия свидетельства 19.09.2000.114
- Егоренков А.В., Кобищанов В. В., Милакова А. А., Серпик И. Н., Тата-ринцев В.А. Усталостная долговечность шпинтонных рам тележек вагонов метро // В1сник Схщноукраш. нащон. ушверс. № 7 (41). Техн. науки, 1 Луганськ, 2001. — С. 115 -119.
- Егоренков А.В., Чернышев А. А. Патент на изобретение № 2 176 605 // Узел рамы для буксовой подвески (варианты). Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации. Москва, 10 декабря 2001 г.
- Егоренков А.В., Чернышев А. А. Патент на изобретение № 2 179 125 // Узел крепления фланца шпинтона к раме тележки. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации. Москва, 10 февраля 2002 г.
- Егоренков А.В., Чернышев А. А. Свидетельство на полезную модель 2 001 132 838 / 20 // Продольная балка рамы тележки. Дата начала отсчета срока действия свидетельства 06.12.2001.
- Закс. М.Н., Куряк А. Л., Каляжнов Ю. В. Повышение надежности рамы тележки вагона метрополитена мод. 81−717/714 // Тяжелое машиностроение. 1995. № 4. С. 16 — 19.
- Исследование динамики и прочности пассажирских вагонов / Соколов С. И., Наварро В. В., Левенсон Г. Ф. и др.- Под ред. С. И. Соколова. М.: Машиностроение, 1996. — 223 с.
- Киселев С.И., Зайнетдинов Р. И. Оценка показателей надежности сварочных узлов, работающих при циклических нагрузках // Сварочное производство, 1986. № 5, с. 30 — 32.
- Киселев С.Н., Бурчак Г. П., Зайнетдинов Р. И. Прогнозирование на-, дежности несущих сварных конструкций грузовых вагонов при усталостных повреждениях // Вестник ВНИИЖТ, 1986, № 7, с. 40 — 43.
- Киселев С.Н., Воронин Н. Н., Зайнетдинов Р. И. Метод оценки надежности сварных соединений подвижного состава с учетом пластиче115ских деформаций, возникающих в эксплуатации // Межвуз. сборн. науч. тр. / МИИТ. 1986. — Вып. 783. — С. 4 — 13.
- Киселев С.Н. Внедрение математических методов в исследование технологических процессов резерв повышения надежности транспортных конструкций // Межвуз. сборн. науч. тр. / МИИТ. — 1988. -Вып. 800.-С. 4−15.
- Клыков Н.А. Расчет характеристик сопротивления усталости сварных конструкций. М.: Машиностроение, 1984. — 160 с.
- Кобишанов В .В. 0аобенносхи устройстаа куяовов пассажирских вагонов и их уточненный расчет. В кн.: Вагоны. Схемы оценки проектных решений. / Под ред. В. Н. Котуранова — М.: МИИТ, 1999. — С. 141−183.
- Кобищанов В.В., Лукашук B.C., Милакова А. А., Серпик И. Н., Его-ренков А.В. Прочность шпинтонной рамы тележки вагонов метрополитена // Тез. докл. 55-й науч. конф. проф.-препод. состава / Под ред. И. В. Говорова. Брянск: БГТУ, 1999. — С. 90 — 91.
- Кобищанов В., Милакова А., Серпик И., Татаринцев В., Егоренков А. В. Анализ усталостной долговечности рам тележек вагонов метро: Internat. Scien. Conf. The Transport of the 21st century. Warszava — Pol-ska, 2001.-P. 275−282.
- Kobishanov V. Milakova A. Serpik I, Egorenkov A. Analis of the metro cars spintong bogie frames strength // Proceedingof 4th Internat. Conf. Current Problems in Rail Vechicles. Vol. 1 — Zilina. 1999. — P. 237 — 240.
- Kobishanov V., Milakova A., Serpik I., Tatarinsev V., Egorenkov A. Evaluation of the fatigue life of the metro cars' bogie frames: Extended ab116stracts of 5th Internat. Conf. on Railway Bogies and Running Gears. Budapest, 2001P. 108 — 110.
- Кобищанов B.B. Расчет кузовов вагонов на прочность: Учеб. пособие. Брянск: БИТМ, 1987. — -80 с.
- Когаев В.П., Махутов Н. А., Гусенков А. П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. -224 с.
- Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени. М., Машиностроение, 1993. 364 с.
- Кожевникова JI.JI. Особенности реализации метода конечных элементов при наличии особых точек и зон концентрации напряжений // Вопросы механики полимеров и систем. Свердловск, 1976. — С. 3 — 11.
- Конструирование и расчет вагонов: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / В. В. Лукин, JI.A. Шадур, В. Н. Котуранов, А. А. Хохлов, П.С. Аниси-мов- Под ред. В. В. Лукина. М.: УМК МПС России. 2000. 731 с.
- Метод суперэлементов в расчетах инженерных сооружений / В.А. Еп-тышев, А. А. Родионов. JL, Судостроение, 1979. — 288 с.
- Наговицын B.C., Кривоносов В. Г. Обеспечение прочности, надежности и безопасности конструкций на современном этапе развития железнодорожного транспорта // Вестник ВНИИЖТ. 2001. № 5. С. 11 -16.
- А7Нагруженноет-ь-элемеда В Н. Котуранова. М.: Транспорт, 1991. 238 с.
- Надежность механических систем железнодорожного транспорта // С. Н. Киселев, А. Н. Савоськин, П. А. Устич и др. М.: МИИТ, 1994. -120 с.
- Никольский JI.H. Особенности ускоренных испытаний на надежность изделий со сложными отказами. В кн.: Вопросы исследования надежности и динамики элементов транспортных машин и подвижного состава железных дорог. Тула, 1977. — С. 3 — 11.
- Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М.: ГосНИИВ ВНИИЖТ, 1996. -319 с.
- Нормы для расчета и проектирования механической части новых и модернизированных вагонов метрополитенов СССР колеи 1520, ВНИИВ-ВНИИЖТ-ММЗ, 1987−119 с.
- Овечников М.Н. Повышение безопасности эксплуатации цистерн за счет совершенствования узлов крепления котла к раме. — В кн.: Безопасность движения поездов // Труды второй науч.-практ. конф. М.: МИИТ, 2000. — С. V-21 ч- V-26.
- Программа и методика ускоренных усталостных испытаний рамы тележки вагона метрополитена модели 81−717.5 / Егоренков А. В., Кириллов В. И., Петров С. А., Максимович Ю. П. ТПОВ, Гос НИИВ, 1992.-11 с.
- Прочность и безотказность подвижного состава железных дорог / А. Н. Савоськин, Г. П. Бурчак, А. П. Матвеевичев и др.- Под общ. ред. А. Н. Савоськина. -М.: Машиностроение, 1990.-288 с.
- Расчет несущей способности и надежности сварных узлов транспортных конструкций / С. Н. Киселев, Р. И. Зайнетдинов, В. Ю. Шувалов // Математические методы в сварке. Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 1986. -С. 25−32.119
- Савоськин А.Н. Прогнозирование надежности деталей железнодорожного подвижного состава // Моделирование динамических процессов в транспортных системах. Тр. АКХ им. Панфилова. М., 1979, вып. 172, с. 21−30.
- Савоськин А.Н. Прогнозирование надежности рам тележек при постепенных отказах. Тр. МИИТ, 1976, вып. 502, с. 110 — 140.
- Савоськин А.Н., Свердобинцев Е. В. Надежность несущих деталей подвижного состава при усталостных повреждениях // Вестник-ВНИИЖТ, 1984, № 7, с. 33 36.--:--------------------------------------------
- Савоськин А.Н. Об учете влияния характеристик экипажа и пути на возмущения, вызывающие вертикальные колебания рельсовых экипажей // Межвуз. сборн. науч. тр. / МИИТ. 1970. — Вып. 329. — С. 14 -32.
- Савоськин А.Н., Франц В. В. Прогнозирование надежности несущих деталей при внезапных отказах // Проблемы прочности, 1984, № 6, с. 103- 107.
- Савоськин А.Н., Свердобинцев Е. В. Надежность деталей при постепенных отказах, вызванных накоплением усталостных повреждений / Надежность и контроль качества. Ежемес. прил. к журналу Стандарты и качество, 1986, № 11. С. 13 — 19.
- Серенсен С.В., Когаев В. П., Шейдерович P.M. Несущая способность и расчеты деталей машин на прочность. М.: Машиностроение, 1975. -448 с.
- Серпик И.Н., Голоян А. А., Евельсон Л. И. Программный комплекс моделирования работы тонких несущих конструкций с использованием многосеточного алгоритма раздельных и налагающихся местных деформация. Гос ФАП РФ, 1997. — Per. № 50 970 000 011. — 9 с.120
- Серпик И.Н. Итерационное решение больших задач строительной механики вагонов // Механика вагонов: Межвуз. сб. науч. тр. Брянск, 1998.-С. 48−60.
- Дис.. канд. техн. наук: М., 1995. — 255 с.
- Устич П.А., Карпычев В. А., Овечников М. Н. Надежность вагона. Учебное пособие. М.:МИИТ, 1997.-212 с.
- Устич П.А., Карпычев В. А., Овечников М. Н. Надежность рельсового нетягового подвижного состава. М.: ИГ «Вариант», 1999. 416 с.
- Устич П.А. Надежность вагона. М.:МИИТ, 1982. 149 с.
- Черкашин Ю.М. Динамика наливного поезда / Труды ЦНИИ МПС. -М., Транспорт, 1975. Вып. 543. — 136 с.
- Шудрак С.М., О выборе конечного элемента для прочностного расчета боковой рамы тележки // Динамика и прочность грузовых вагонов. Тр. МИИТ. 1986. С. 70 — 76.
- РД 24.050.37−91 «Вагоны грузовые и пассажирские. Методы испытаний на прочность и ходовые качества». Введ. 01.07.85. — 49 с.
- Рама тележки. Расчет № 2.7170.31.20.017.20 РР1: ПО Мытищинский машиностроительный завод, 1987. 122 с.