ВИЗНАЧЕННЯ ПОЗДОВЖНЬОЇ НАВАНТАЖЕНОСТІ НЕСУЧОЇ КОНСТРУКЦІЇ ВАГОНА-ПЛАТФОРМИ, ЗАВАНТАЖЕНОГО КОНТРЕЙЛЕРОМ

Purpose. This study is aimed at highlighting the features of determining the longitudinal load of the supporting structure of a flat car loaded with a piggyback under operating conditions and substantiating the possibility of using a flat car model 13-401 for transportation of piggyback. Methodology. Mathematical modeling of the dynamic loading of the supporting structure of a flat car model 13-401 loaded with a piggyback was carried out. Two schemes of interaction between the piggyback and the supporting structure of the flat car are taken into account: the lack of movements of the piggyback relative to the frame of the flat car during movement and the presence of movements of the piggyback relative to the frame of the flat car during movement. Solution of the differential equations is implemented in the MathCad software. The obtained accelerations were taken into account motion when calculating the strength of the supporting structure of the platform car. The strength calculation of the supporting structure of the platform car was carried out. Obtained accelerations are taken into account to calculate the strength of supporting structure of the flat car. Findings. Based on the mathematical modeling of the dynamic loading of supporting structure of the flat car, it was found that in the absence of piggyback movements relative to the flat car frame, the maximum acceleration was 32 m/sec2. If the piggyback moves relative to the flat car frame, the maximum acceleration acting on the supporting structure is about 40 m/sec2, and about 42 m/sec2 on the piggyback. The main strength indicators of the supporting structure of the flat car are determined. It was established that the maximum equivalent stresses in this case arise in the cantilever parts of the center sill and are about 315 MPa, that is, do not exceed the permissible ones. The maximum displacements in the structure nodes are 2.6 mm, the maximum deformations are 2.5 ∙ 10-2. Originality. The mathematical model of the dynamic loading of supporting structure of a flatcar loaded with a piggyback is improved. At the same time, the rigid piggyback fastening to the flat car frame, as well as the flexible one, is taken into account. For the first time, a computer model has been developed to determine the strength of the supporting structure of a flat car during the piggyback transportation. The model makes it possible to determine the strength main indicators of supporting structure with its longitudinal loading. Practical value. The conducted studies allow us to conclude that the transportation of piggyback on the flat car model 13-401 is possible. The results of the studies will contribute to the creation of recommendations on the flat car design for piggyback transportation, and can also be useful developments when creating removable means of piggyback transportation.
Цель. Это исследование направлено на освещение особенностей определения продольной нагруженности несущей конструкции вагона-платформы, загруженного контрейлером, при эксплуатационных режимах и обоснование возможности использования вагона-платформы модели 13–401 для перевозки контрейлеров. Методика. Проведено математическое моделирование динамической нагруженности несущей конструкции вагона-платформы модели 13–401, загруженного контрейлером. Во внимание приняты две схемы взаимодействия контрейлера с несущей конструкцией вагона-платформы: отсутствие перемещений контрейлера относительно рамы вагона-платформы при движении, а также наличие перемещений контрейлера относительно рамы вагона-платформы при движении. Решение дифференциальных уравнений движения осуществлено в программном обеспечении MathCad. Полученные ускорения учтены при расчете на прочность несущей конструкции вагона-платформы. Результаты. На основании проведенного математического моделирования динамической нагруженности несущей конструкции вагона-платформы установлено, что при отсутствии перемещений контрейлера относительно рамы вагона-платформы максимальное ускорение составляет 32 м/с2. При наличии перемещений контрейлера относительно рамы вагона-платформы максимальное ускорение, которое действует на несущую конструкцию составляет около 40 м/с2, а на контрейлер – около 42 м/с2. Определены основные показатели прочности несущей конструкции вагона-платформы. Установлено, что максимальные эквивалентные напряжения при этом возникают в консольных частях хребтовой балки и составляют около 315 МПа, то есть не превышают допустимые. Максимальные перемещения в узлах конструкции составляют 2,6 мм, максимальные деформации – 2,5 ∙ 10-2. Научная новизна. Доработано математическую модель динамической нагруженности несущей конструкции вагона-платформы, загруженного контрейлером. При этом учтено жесткое закрепление контрейлера на раме вагона-платформы, а также податливое. Впервые разработана компьютерная модель для определения прочности несущей конструкции вагона-платформы при перевозке контрейлера. Модель позволяет определить основные показатели прочности несущей конструкции при её продольной нагруженности. Практическая значимость. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что перевозка контрейлеров на вагоне-платформе модели 13–401 возможна. Полученные результаты будут способствовать созданию рекомендаций по проектированию вагонов-платформ для контрейлерных перевозок, а также могут быть полезными наработками при создании съемных средств контрейлерных перевозок.
Мета. Це дослідження спрямоване на висвітлення особливостей визначення поздовжньої навантаженості несучої конструкції вагона-платформи, завантаженого контрейлером, за експлуатаційних режимів та обґрунтування можливості використання вагона-платформи моделі 13–401 для перевезення контрейлерів. Методика. Проведено математичне моделювання динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-платформи моделі 13–401, завантаженого контрейлером. До уваги взято дві схеми взаємодії контрейлера з несучою конструкцією вагона-платформи: відсутність переміщень контрейлера відносно рами вагона-платформи під час руху, а також наявність переміщень контрейлера відносно рами вагона-платформи під час руху. Розв’язок диференціальних рівнянь руху здійснено в програмному забезпеченні MathCad. Отримані прискорення враховано для розрахунку на міцність несучої конструкції вагона-платформи. Результати. На підставі проведеного математичного моделювання динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-платформи встановлено, що за відсутності переміщень контрейлера відносно рами вагона-платформи максимальне прискорення складає 32 м/с2. За наявності переміщень контрейлера відносно рами вагона-платформи максимальне прискорення, яке діє на несучу конструкцію, складає близько 40 м/с2, а на контрейлер – близько 42 м/с2. Визначено основні показники міцності несучої конструкції вагона-платформи. Установлено, що максимальні еквівалентні напруження при цьому виникають у консольних частинах хребтової балки та складають близько 315 МПа, тобто не перевищують допустимі. Максимальні переміщення у вузлах конструкції складають 2,6 мм, максимальні деформації – 2,5 ∙ 10-2. Наукова новизна. Доопрацьовано математичну модель динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-платформи, завантаженого контрейлером. При цьому враховано жорстке закріплення контрейлера відносно рами вагона-платформи, а також податливе. Уперше розроблено комп’ютерну модель для визначення міцності несучої конструкції вагона-платформи під час перевезення контрейлера. Модель дозволяє визначити основні показники міцності несучої конструкції за її поздовжньої навантаженості. Практична значимість. Проведені дослідження дозволяють зробити висновок, що перевезення контрейлерів на вагоні-платформі моделі 13–401 є можливим. Отримані результати сприятимуть створенню рекомендацій щодо проєктування вагонів-платформ для контрейлерних перевезень, а також можуть бути корисними напрацюваннями для створення зйомних засобів контрейлерних перевезень.