Россия
Акционерное общество «Научно-внедренческий центр «Вагоны» (Главный конструктор)
Россия
УДК 629. Специальные определители .0 присоединяются (приписываются) к индексу основного ряда, характеризующего ту или иную категорию транспортных средств (наземные, рельсовые, водные, воздушные).
Цель: оценка возможности снижения массы тары полувагона с глухим кузовом за счет снижения массы поддерживающих пол сварных балок с применением метода топологической оптимизации конструкции. Метод: приведен краткий обзор известных методов параметрической оптимизации. Проведена топологическая оптимизация конструкции сварной поддерживающей балки с использованием метода ESO (Evolutionary Structural Optimization). Оптимизированная конструкция поддерживающей балки была проверена на прочность при действии сочетания расчетных нагрузок по режиму 1в согласно ГОСТ 33211 при действии сжимающей силы 2,5 МН. Результаты: применение топологической оптимизации для сварных балок рам грузовых вагонов с ограничением на изменение толщины листов позволяет определить приоритетные направления изменений поперечного сечения балки. При этом после технологической обработки результатов оптимизации можно получить конструкцию балки со сниженной массой относительно исходного варианта, на рассмотренном примере — в 2,4 раза (на 58 %). Практическая значимость: показана возможность применения метода топологической оптимизации применительно к решению инженерных задач при проектировании металлоконструкций грузовых вагонов. Предложена конструкция поддерживающей балки, вертикальный лист которой имеет трапецеидальные вырезы, а нижний лист — переменную ширину, что позволило снизить массу балки с сохранением ее прочностных характеристик.
полувагон, рама полувагона, прочность, топологическая оптимизация
1. Бороненко Ю. П., Филиппова И. О. Использование высокопрочных сталей в вагоно- строении // Транспорт Российской Федерации. 2015. № 3 (58). С. 16–19. EDN UCCVOP
2. Бороненко Ю. П., Комайданов А. А., Дробжев С. М. Эффективность применения алюминиевых сплавов в конструкциях грузовых вагонов // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: материалы ХVII Международной научно-технической конференции (Санкт- Петербург, 21–24 августа 2023 года). СПб.: ПГУПС, 2024. С. 7–13. EDN HDAJWL
3. Бороненко Ю. П., Дробжев С. М., Рахимов Р. В. Проблемы конструирования вагонов из алюминиевых сплавов // Железнодорожный подвижной состав: проблемы, решения, перспективы: материалы III Международной научно-технической конференции (Ташкент, 17–20 апреля 2024 года). Ташкент: Ташкентский государственный транспортный университет, 2024. С. 42–48. EDN KPRNZD
4. Орлова А. М., Демин К. П., Попеску Р. В. Применение высокопрочной стали для создания полувагонов повышенной грузоподъемности // Бюллетень результатов научных исследований. 2024. № 3. С. 7–23.
5. Орлова А. М., Демин К. П., Попеску Р. В. Как повысить эффективность полувагона: направления снижения технического коэффициента тары // Транспорт Российской Федерации. 2023. № 3–4 (106–107). С. 33–38.
6. ГОСТ 33211-2014. Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качествам (с поправкой, с изменением № 1): утв. приказом Росстандарта от 05.06.2015 № 565-ст. М.: Стандартинформ, 2020. 54 с.
7. Булычев М. А., Бейн Д. Г. Математическое моделирование и оптимизация кузовов полувагонов с несущим полом. Брянск: Брянский государственный технический университет, 2014. 183 с.
8. Лозбинев В. П. Проектирование и оптимизация несущих систем кузовов вагонов. Брянск: Брянский государственный технический университет, 1997. 88 с.
9. Лозбинев Ф. Ю. Экономия материальных ресурсов в сфере производства и эксплуатации несущих кузовов вагонов. Брянск: Центр научно-технической информации, 2000. 131 с.
10. Эволюционное моделирование в проектировании несущих систем вагонов / И. Н. Серпик [и др.] // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта. 2008. № 5. С. 21–25.
11. Кротов С. В., Кононов Д. П., Буйносов А. П. Оптимизация элементарной детали подвижного состава // Транспорт Урала. 2023. № 1 (76). С. 65–69.
12. Оптимизации топологии конструкций с использованием ПК ANSYS / Н. И. Марчук [и др.] // Тенденции развития науки и образования. 2019. № 47–46. С. 58–61.
13. Марчук Н. И., Прасоленко Е. В. Решение задач топологической оптимизации конструкций с использованием программы ANSYS // Новая наука: Опыт, традиции, инновации. 2017. Т. 2, № 4. С. 196–199.
14. Бейн Д. Г. Анализ напряженного состояния несущего настила пола четырехосного полувагона с глухим кузовом // Вестник Брянского государственного технического университета. 2011. № 1 (29). С. 47–51.
15. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М.: ГосНИИВ-ВНИИЖТ, 1996. 320 с.
16. Бейн Д. Г., Исполова Е. А. Оценка прочности и разработка конструкций усиленных увязочных устройств полувагонов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2015. № 1 (57). С. 30–35.
17. Полувагон: патент на полезную модель № 169635 U1 Российская Федерация, МПК B61D 3/00, B61D 17/06, B61F 1/00. № 2016138777 / Бороненко Ю. П., Цыганская Л. В., Бондаренко К. В.; заявл. 30.09.2016; опубл. 28.03.2017; заявитель АО «Научно-внедренческий центр “Вагоны”».
18. Кузов полувагона: патент на полезную модель № 179519 U1 Российская Федерация, МПК B61D 3/00. № 2016152340 / Бороненко Ю. П., Бейн Д. Г., Третьяков А. В.; заявл. 29.12.2016; опубл. 17.05.2018; заявитель АО «Научно-внедренческий центр “Вагоны”».
19. Кузов полувагона: патент на полезную модель № 177170 U1 Российская Федерация, МПК B61D 17/06, B61D 23/00. № 2017119246 / Третьяков А. В., Бейн Д. Г.; заявл. 02.06.2017; опубл. 12.02.2018; заявитель АО «Научно-внедренческий центр “Вагоны”».
20. Полувагон: патент на полезную модель № 224505 U1 Российская Федерация, МПК B61D 3/20, B60P 7/13. № 2023122034 / Бороненко Ю. П., Цыганская Л. В., Бейн Д. Г.; заявл. 23.08.2023; опубл. 28.03.2024; заявитель АО «Научно-внедренческий центр “Вагоны”».
