Введение к работе
Актуяпт-,нпгть трмм Железнодорожный транспорт призван удовлетворять потребности предприятий м населення стрелы в перевозкам грузов и пассажиров при обеспечении должных условий их перевозок и безопасности движения. Интенсификация эксплуатации подвижного состава хелэзных дорог за счет увеличения грузоподъем зсти вагонов и повьмения скоростей движения, предпринятые в последнее десятилетие, привели к резкому увеличению соврелшений вагонов. В частности, значительно увеличилось число усталостных разрушений вагонных колес. Для выяснения причин этого явления необходимы исследования эволюции конструкции вагонных колес, в том числе качественный и количественный анализ конструктивных параметров и геометрических характеристик колес.
Требуются также углубленные исследования напряженнс-де-Формированногэ состояния вагонных колзс от эксплуатационных нагрузок с выявлением в них концентраторов напряжение. В этой связи научно-исследовательские работы, направленные на совершенствование конструкции вагонного колеса путем исследований эволюции колес и анализа их конструктивных параметров, а также углубленных исследовании напряженно-деформированного состояния стандартных и улучшенных колес, являются актуальными как с научной,так и с практической точек зрения.
Особую актуальность имеют в настоящее время исследования, направленные на создание методов расчета и экнериментов с автоматизированной обработкой геометрических объектов и экспериментальных данных при большом их количестве и громоздкой обработке.
11елт> работы. Создать методику оценки качества конструкции вагонного колеса по его конструктивным признакам как детали, подверженной воздействию циклически меняющихся нагрузок. Построить математические модели геометрического профиля отечественных стандартных колес и выполнить расчеты их геометрических характеристик (толщины, площади, металлоемкости, массы). Произвести качественный и количественный анализ распределения металла по радиусу колес. Выявить зоны концентрации напряжений в стандартных колесах и причины появления этих зон. Предложить конструкцию колеса улучшенной геометрии за счет ликвидации концентраторов напряжений.
Разработать методику, технологию, необходимую оснастку для изготовления моделей колес и проведения на них экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния ко пас от эксплуатационных нагрузок методом фотоупругости. Выполнить анзлиэ напряженно-деформированного состояния колос по селпге-
делению напряжений как на поверхности голос, так и во внутренних точках сечений по трехосной схеме с привлечением пяти сос-тавлччимх напряженно го состояния. Выполнить расчеты напрякен-но-доФормированного состояния стандартных и улучшенных колес на эксплуатационные нагрузки МКЗ с анализом результатов по всем шести компонентам напряженного состояния.
Ошіря матппмкя исспеппвация. В работе использован комплексная подход. Проведено изучение отечественной и зарубежной научно-технической,-патентной и рекламной литературы по конструкции вагонних колес а также теоретическим и экспериментальным исследованиям их напряженко-деформированного состояния. Средствам'.; и методами геометрического моделирования соз-даны геометрические схемы, алгоритми и паче'т прикладних программ интерактивного и автоинтерактивного построения аналитических Сточных) математических моделей геометрического очертания профили колес "GAM1A" м ППП автоматического расчета геометрических характеристик колес "PARKCL".
Ндїічкзз-.иа^изца. Разрєйотан метод поискового конструирования, ориэн'^-.рованний на автоматазированнуи обработку геометрических очертаний лрофилаї? вагонньж колес, включакхшй. геометрические схемы, алгоритмы и пакеты прикладных программ построения математических моделей профиля колес и их анализа. Выявлены невидимые по чертежам всех стандартних колес пороки их конструкции в виде локальных уменьшений к увеличений толщины дисков в приступкчной и приободной зонах. Предложена спрялмен-ная конструкция колеса, свободная от кониентратороЕч напря;да-ний, присущих всем стандартным колесам.
П^зк-тичрскгая пгн'нпст^ рдіїітп.і. Создан метод поискового конструирования колес, вюіючамдий пакеты прикладных програла! автоматизированного построения математических моделей профиля колес "GAMMA" и программы автоматического расчета геометричес-ких характеристик профиля колес "PARKOL". Предложена улучшенная за счет спрямления диска конструкция колеса, свободная от присущих всем отечественным колесам концентраторов напряжений в виде перегибов профиля и сопутствуших им локальных уменьшений и увеличений толщины диска в приступичной и приободной гонах. По исс-.едолваниям напряженно-де Формированного состояния стандартных и улучшенных колес экспериментально С методом Фо-тоупругоспО и теоретически ( МКЗ ) выявлены закономерности распреде пения напряжений по профилю колес от действия эксплуа-тационньк нагрузок с учетом всех шести компонентов напряженного сотояния как на поверхности профиля так и so внутренних точках колес.
Реализация работы. На основе анализа размеров и геометрических характеристик стандартных колес , разработанным автором, методом поискового конструирования и углубленный исследования напряженного состояния им методом Фотоупругости и МКЗ., выявлены существенные пороки конструкций во всех стандартный колесах. Даны рекомендации по совершенствованию конструкции колес путем спрямления профиля диска в пристуличной и приобод-ной зонах, "эедложена улучшенная конструкция колеса, исследованы ее построение и закономерности. Результаты теоретических и экспериментальных исследований стандартных и улучшенных колес, выполненные в диссертации,учтены при разработке ГОСТ 9036-76. По рекомендациям автора Уралвагонэаводом разработаны чертеязі улучшенного за счет спрямления диска колеса, решение о внедрении опытной'партии которого принято ЦВ МПС.
Апробация. Основные .положения диссертации докладывались и обсуждались на:
научно-технических конференциях кафедр ХИИТа -і участием инженерно-технических работников Южной железкой дороги и предприятий города Харькова С1974 - 1993 г.г.):
научно-техническом совете ОГК Вагоностроения Уральского вагоностроительного завода С1974 г.):
заседаниях кафедры "Вагоны" ХИИТа (1974, 1976, 1G78, 1882, 1985, 1986-1993 г. г.):
заседании кафедры "Вагоны и вагонное хозяйство" УЭМИИТа С 1984 г.):
заседании кафедры "Вагоны и вагонное хозяйство" МИИТа С 1984 г.Э:
заседании кафедры "Вагоны и вагонное хозяйство" ЛПУЖТа С 1994 г.Э:
Межвузовской научно-технической конференции "Повышение надежности и совершенствование технического обслуживания вагонов", г.Свердловск (1984 г.):
научно-технической конференции "Метрополитен и планировка крупнейшего города". Харьков, 1986 г.;
на юбилейной научно-технической конференции РИИЖТа ( 1989 г.):
на 8-ой международной конференции "Проблемы механики жел.-дор. транспорта",Днепропетровск, 1992 г.:
на Днепропетровском городском семинара по механика ("1994 г.).
Публикации. По теме писсертации опубликовано 16 статей в трудах БелЮТТа, УЭМЖГа, ХИИТа, одна статья депонирована в ЦНШТЗИ МПС, издано 2 методические разработки в ХИИТе, изданы тезисы 6 докладов на научно-технических конференциях.
- б -
Оіїт/ш и гггрцктура рабпти. Диссертация состоит из вселения, 4 разделов, заключения, списка ислэлъзованнмч источников, содержащего 13Н наименований, из которых /2/3 на русском языке. Оиъем диссертации составляет 175 страниц машинописної"' текста, включая 2І рисункоз, 5 таблиц, 7 прилоудний.
