Проєктування в середовищі CAD системи візка з трьома осями коліс для модернізованої колії
Автор: Прусак Михайло Богданович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Комп'ютерний інжиніринг в машинобудуванні
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Враховуючи ситуацію в Україні та інтеграцію в Європейський економічний простір, існує проблема ув’язки нашого стандарту колії з європейським типорозміром. При цьому вантажопотік зростає і відповідно навантаження на двохколісний візок вагона також зростає. Вже сьогодні експлуатуються здебільшого великовагові вагони та спецвагони для перевезення різних матеріалів. Матеріали для армії можна охарактеризувати як матеріали, де є військова техніка, тягачі, танки, гармати. У транспортуванні цього армійського спорядження найчастіше використовуються важкі платформи, криті. Для таких вагонів застосовуються багатовісні візки, найчастіше вони тривісні, і рідше чотиривісні. Тому розроблення візка з трьома осями коліс для модернізованої колії, - є актуальною задачею та становить науковий інтерес. Об’єкт дослідження: навантаження на конструкцію елементів візка з трьома осями коліс. Предмет дослідження: навантаження й напруження та деформації які виникають в стінгері рами візка та торсіонній балці. Мета дослідження: розроблення конструкції візка з трьома осями коліс для модернізованої колії під європейський стандарт. У першому розділі проведено аналіз вагонів і їх типів, які використовуються для перевезення вантажів значної ваги. Розглянуто вантажні візки з трьома і більше осями, а також типи вагонів, де їх використовують. Детально розглянуто візки які експлуатуються в Європі. Для реалізації поставленої мети магістерської роботи поставлені задачі. У другому розділі розглянемо рух візка по дузі, зокрема двовісного і тривісного. Проведено конструктивне компонування і розрахунок геометричних 5 параметрів візка для різної колісної бази. Розраховано сили що діють у візку при його русі по дузі. Розраховано вісь коліс, радіальне зусилля на підшипник. Розроблено конструкцію візка і системи підвіски та приведено її розрахунок. Вибрана колісна база 1800 мм з центральним напрямним колесом. Колісна база 1800 мм - з графічного методу випливає, що немає необхідності робити зміну обходів через бічні зазори, так як у нас є запас 3,5 мм на внутрішньому колесі, яке не буде орієнтиром. Параметри коміра: висота коміра – 28 мм, товщина кільця – 23 мм. З конструктивного розрахунку первинної підвіски визначимо довжину і діаметр ресор і їх жорсткість в складеному і порожньому стані. Ця конструкція повинна відповідати стандарту. Відповідно до цього стандарту ми поділяємо пружини категорії А з визначеною осьовою і поперечною жорсткістю та категорію В з визначеною осьовою жорсткістю. У третьому розділі була створена модель в програмі Autodesk Inventor, а потім промодельована з використанням методу кінцевих елементів для перевірки значень деформації та напружень. Це стінгер, що являє собою відносно масивну конструкцію з полегшеними торцями і ребрами, що забезпечує товщину стійки 20 мм і висоту стійки 250 мм по всій довжині. Конструкція вважається статичною, і межа пружності в розтягуванні матеріалу не повинна бути перевищена за будь-якого навантаження. Обчислювальна сітка складається з 3D-елементів (тетраедрів) із 6 ребрами. Прямокутник з використанням 3D елементів розміром 25 мм, основна перекладина також розміром 25 мм. Ділянки та лінії 15 мм. Найбільше напруження в області торсіонної балки, а потім також максимальне напруження 416,17 МПа в зоні з’єднання з арматурою. Це місце виїмки переходу стійки і верхнього фланця. Матеріалом моделі є сталь 35, що відповідає стандарту. В четвертому розділі роботи здійснено економічну оцінку отриманого проектного рішення. Термін розробки та впровадження проектного рішення триватиме 90 днів, а витрати на його розробку і впровадження складатимуть 6 58411,7 грн. Дане проектне рішення матиме термін використання – 5 років. Річні витрати на експлуатацію проектного рішення становитимуть 43595,0 грн. Проектне рішення матиме ціну споживання для організації-розробника 172,61 грн. за день та для організації-покупця – 174,49 грн. за день протягом усього терміну використання. Отримані в роботі проектні рішення та відповідні досліджень вказують на їх тьактуальніс та доцільність використання на практиці. Ключові слова: візок вагона, колісна база, торсіон, підвіска візка, CAD система, напруження максимальне, метод скінченних елементів.