Совершенствование конструкции соединительных балок восьмиосных вагонов

• Автор: Романова, Анна Анатольевна
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ОБОСНОВАНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ПО СОЗДАНИЮ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ КОНСТРУКЦИЙ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ БАЛОК

1.1 Обзор и анализ исследований прочности узлов грузовых вагонов.

1.2 Анализ и обзор существующих конструкций соединительных

1.3 Постановка задач исследования.

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ БАЛОК

2.1 Анализ технического состояния соединительных балок в

эксплуатации

Выводы
2.2 Разработка предложений по совершенствованию конструкций
I соединительных балок
3 ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖННОДЕФОРМИРОВАННОГО
СОСТОЯНИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ БАЛКИ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ
3.1 Обзор методов расчта соединительной балки
3.2 Разработка конечноэлементной модели соединительной балки
3.3 Исследование напряжннодеформированного состояния
соединительной балки
Выводы
КОНСТРУКТИВНАЯ СХЕМА РАЗРАБОТАННОЙ
СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ БАЛКИ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ
КОНСТРУКЦИИ.
4.1 Описание разработанной соединительной балки.
Выводы
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖННО
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ БАЛКИ.
5.1 Обзор методик испытаний.
Статические испытания
5.3 Усталостные испытания.
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. И
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


На протяжении многих лет вопросами исследования прочности и надёжности, анализу технического состояния в эксплуатации, технологии изготовления и ремонта соединительных балок, занимались ряд научно-исследовательских и производственных организаций - ВНИИЖТ, ВНИИВ, ЛИИЖТ, ДИИТ, ИРИЖТ, МИИТ, Концерн «Азовмаш», Крюковский, Калининградский, Тверской, Кременчугский и Уральский вагоностроительные заводы, ПКБ ЦВ МПС, Ждановский металлургический институт и ряд других организаций. Исследованиям в этом направлении посвящены работы Ю. Н. Аксёнова, Л. А. Манашкина, В. К. Окишева, Ю. С. Ромена, В. А. Юдина и ряда других учёных. В них теоретически [2-5,,,,1 -0] и экспериментально [,,,,] изучалось влияние технологии изготовления и других факторов на прочность и работоспособность отдельных деталей четырехосных и восьмиосных грузовых вагонов. В работах [,,,,5] исследованы пятники четырехосных и восьмиосных грузовых вагонов. В работе А. Б. Сурвилло [,] приводятся результаты комплексных испытаний таких узлов как пятники. В работе [5] определяются меры, направленные на повышение прочности и надёжности наиболее повреждаемых узлов восьмиосных полувагонов. Для снижения общего уровня напряжений в слабых узлах рамы вагона предлагается изменить конструкцию промежуточных балок в средней части кузова, что позволяет на % снизить напряжения в шкворневом узле. Результаты экспериментальных исследований соединительных балок, выполненных ГосНИИВом и ВНИИЖТом, приведены в работе [,]. Анализ результатов показал, что уровень напряжений в пятниках соединительной балки выше допускаемых. В работе [] приводятся результаты исследования развития трещин в ^ основных несущих узлах восьмиосных вагонов. Было установлено, что причиной возникновения усталостных трещин являются циклические нагрузки, которые приводят к разрушениям опорных зон, соединительных и надрессорных балок вагона после пробега, соответствующего примерно половине срока службы этих деталей. Оценка надёжности литой и штампованной соединительных балок но результатам их стендовых и эксплуатационных испытаний сделана в работе [4]. Предложен критерий оценки несущей способности соединительных балок - по предельным амплитудам напряжений в опасных сечениях деталей. Установлено, что концевые части (пятники) соединительных балок имеют недостаточную надёжность. В работе [2] приведены результаты ходовых прочностных испытаний соединительных балок, которые выявили определенные преимущества у штампованных конструкций. Л-Ш. Опыт эксплуатации восьмиосных полувагонов показал, что применяемая сталь марки Л-Ш для отливки деталей опорных зон и соединительных балок не отвечает эксплуатационным требованиям. В работах [5,4] предложено использование низколегированной стали ГФЛ, содержащей марганец и ванадий, которые повышают износостойкость и прочность узла. Анализ работ по совершенствованию соединительных и надрессорных балок показал, что они не обладают достаточной прочностью и надёжностью в эксплуатации. Совершенствование конструкции соединительных балок проводилось ПО "Азовмаш", МИИТом, ВНИИВом, ВНИИЖТом, ПГУПСом. Однако опыт ? Из анализа выполненных работ можно сделать вывод о том, что при исследовании такого сложного узла, как соединительная балка, необходим комплексный подход, заключающийся в оценке реальных силовых факторов и конструктивных особенностей в сочетании с современными методами исследования, такими, как метод конечных элементов. В настоящее время на железных дорогах России в основном эксплуатируются восьмиосные цистерны, поэтому в данной работе ограничивается область исследования вопросов совершенствования конструкции на соединительных балках восьмиосных цистерн * [,,,,]. Соединительная балка является одним из основных несущих узлов восьмиосных вагонов [2,3,,3]. В тоже время, значительная геометрическая сложность конструкции, стеснённые габариты, высокая металлоёмкость, предопределили крайне медленное совершенствование этого важного узла. Разработка, строительство и эксплуатация восьмиосных вагонов постоянно сопровождаются исследованиями и отработкой конструкции соединительных балок, изготавливающихся в двух модификациях - литой и штампосварной. Классификация балок представлена на рис.