Совершенствование методов оценки несущей способности и остаточного ресурса кузовов пассажирских вагонов после ремонта

• Автор: Коршунов, Сергей Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 171 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Состояние вопроса

1.2 Обзор и анализ исследований по методам оценки несущей способности и оценке остаточного ресурса вагонов

1.3 Обоснование и постановка рассматриваемых в диссертации задач.

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПАССАЖИРСКОГО ПАРКА ВАГОНОВ РОССИЙСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

2.1 Структура пассажирского парка

2.2 Состояние вагонов после 20 лет эксплуатации. Определение основных факторов, влияющих на несущую способность кузовов пассажирских вагонов
2.3 Исследование дефектов сварных соединений несущих конструкций кузовов пассажирских вагонов в эксплуатации
2.4 Выводы
3 РАЗРАБОТКА КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ. ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ КУЗОВОВ ТИПОВЫХ ВАГОНОВ ПАССАЖИРСКОГО ПАРКА
3.1 Основные положения методики
3.2 Расчетные схемы МКЭ кузовов основных конструктивных типов пассажирских вагонов
3.3 Определение напряженно-деформированного состояния и оценка прочности металлоконструкции кузова с износами, основных конструктивных типов пассажирских вагонов
3.4 Выводы

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСУЩЕЙ
СПОСОБНОСТИ КУЗОВОВ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ типов ПАССАЖИРСКИХ ВАГОНОВ, В ТОМ ЧИСЛЕ С КОРРОЗИОННЫМИ ИЗНОСАМИ ЭЛЕМЕНТОВ
4Л Основные положения методики экспериментальных исследований при статических и динамических испытаниях
4.2 Экспериментальное определение напряженно-деформированного состояния и оценка прочности металлоконструкций кузовов основных конструктивных типов пассажирских вагонов моделей
4.3 Виброиспытания кузовов основных конструктивных типов пассажирских вагонов для определения собственных частот изгибных колебаний.
4.4 Оценка усталостной прочности кузовов основных конструктивных типов пассажирских вагонов
4.5 Экспериментальное обоснование расчетных инерционных нагрузок на несущие узлы и оборудование пассажирских вагонов
4.6 Апробация методики уточненного исследования экспериментальнотеоретическим методом оценки несущей способности кузовов основных конструктивных типов вагонов пассажирского парка
4.7 Выводы
5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ИХ ВНЕДРЕНИЯ
5.1 Оценка экономической эффективности
5.2 Результаты внедрения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Правительством России в 2011 году утверждена Стратегия и программа развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года, призванная привести качественные и количественные характеристики деятельности железных дорог к требованиям экономики страны. В настоящее время на железных дорогах России эксплуатируются более 20 тысяч пассажирских вагонов различных моделей. Наиболее массовыми являются модели ЦМВО, 61-425, 61-820, 47 (47К и 47Д), 61-4179, 61-4447. При этом свыше половины вагонов имеют срок службы 18 и более лет. Уровень износа парка пассажирских вагонов превысил 50%. Старение вагонов продолжается быстрыми темпами и не компенсируется поступлениями новых вагонов. Часть может пройти регламентные ремонты и модернизацию, часть нуждается в ремонтах различного объема Если с точки зрения обеспечения требований комфорта пассажиров эти вагоны еще отвечают нормативным требованиям, то по условиям обеспечения безопасности движения их эксплуатация недопустима вследствие снижения и даже потери несущей способности кузова Временно эти проблемы решаются за счет ремонта подвижного состава из запаса Федеральной Пассажирской Компании (ОАО «ФПК» - филиал ОАО «РЖД»), Даже при нарастании объемов производства вагонов ежегодный дефицит будет составлять около тысячи вагонов, и покрываться постепенно он может за счет проведения капитально-восстановительного ремонта (далее - ремонта) вагонов и обоснованного продления их срока службы. При выводе вагонов в ремонт их физический износ неодинаков, что приводит к подаче в ремонт вагонов, как с недоиспользованным ресурсом, так и с повышенной степенью износа. И если в первом случае затраты на ремонт могут необоснованно завышаться, то во втором случае, даже при дополнительных затратах трудно гарантировать безопасность эксплуатации таких вагонов.
Таким образом, экспериментальные и теоретические исследования, направленные на совершенствование методов оценки несущей способности и остаточного ресурса кузовов пассажирских вагонов, прошедших ремонт, с учетом

водоснабжения, водяного отопления, общего и индивидуального освещения, вентиляции. Металлоконструкция кузова вагона модели 61-425 представляет собой сварную цельнометаллическую несущую конструкцию типа замкнутой гофрированной оболочки с вырезами в боковых стенах для дверей, окон и люками в крыше для установки оборудования (вентиляции, котла и бака для воды). Несущая оболочка кузова подкреплена набором продольных (обвязки, гофры и ПОДОКОШ1Ые стрингеры) и поперечных (дуги, стойки и балки) элементов жесткости и в основном изготовлена из стали обыкновенного качества ВСтЗсп ГОСТ 380. Рама кузова с хребтовой балкой переменного сечения, которая выполнена из двух швеллеров № ЗОВ-1 ГОСТ 5267 на консольных частях и швеллеров № 30 ГОСТ 8240 в средней части, соединенных диафрагмами и элементами пола. Шкворневые балки имеют переменное коробчатое сечение (горизонтальные листы толщиной 10 мм, вертикальные - 8 мм). Обвязки рамы выполнены из 7.-образного профиля 100x75x75 мм ГОСТ 5267, буферные брусья -из швеллеров № 30В-1 ГОСТ 5267. В качестве поперечных балок рамы используются шпренгельные балки переменного сечения и балки пола Ъ- образного профиля 65x45x40x3мм. Гофрированная обшивка пола толщиной
2.0 мм в средней части и плоские листы толщиной 3 мм на консолях. Стойки боковых стен выполнены из зетового гнутого профиля 55x65x40x3 мм, обвязка боковых стен - гнутый зет 70x50x20x3 мм. Обшивка верхнего пояса боковых стен имеет толщину 2,0 мм, обшивка нижнего пояса и среднего толщиной 2,5 мм. Дуги крыши выполнены из зетового профиля 65x45x40x2,5 мм, обвязка крыши -уголок 50x55x3 мм. Обшивка средней части крыши выполнена из гофрированного профиля толщиной 2,0 мм. Скат крыши выполнен из гладкого листа толщиной
2.0 мм. Противоударные стойки торцевой стены изготовлены из двутавра № 27 ГОСТ 8239, горизонтальный элемент из швеллера № 22 ГОСТ 8240. Обшивка торцевой стены гладкая толщиной 1,4 мм. Материал прокатных профилей каркаса рамы и торцевой стены СтЗсп ГОСТ 380, обшивки и балок пола - сталь 4-Ш 15 кп