Гидродинамический и прочностной анализ эластомерных амортизаторов средствами автоматизированного проектирования

ВУЗ: 

УО "Гомельский государственный технический университет имени Сухого"

Руководитель: 

Хиженок Вячеслав Федорович

Контакты: 

(0232) 40 09 57
e-mail: hizhenok@mail.ru

Объект разработки: 

Поглощающие аппараты автосцепки железнодорожных вагонов.

Проблема (цель): 

Повышение надежности и демпфирующих характеристик эластомерных амортизаторов на примере поглощающего аппарата автосцепки железнодорожных вагонов.

Результаты: 

Разработана инженерная методика расчета на прочность деталей эластомерного поглощающего аппарата (ПА) с учетом нелинейных физических свойств эластомера, которая позволяет произвести оптимизацию конструкции ПА для ж/д подвижного состава, а также оценить возможность использования различных эластомеров в качестве рабочей среды ПА. С применением программного комплекса ANSYS разработана модель поглощающего аппарата, позволяющая адекватно описать происходящие процессы при его работе; определены максимальные давления рабочей среды в процессе соударения вагонов.
Исследовано влияние условий эксплуатации поглощающего аппарата на напряженно-деформированное состояние элементов конструкции; произведен расчет давления рабочей среды и осевого усилия на штоке при работе эластомерного поглощающего аппарата для ж/д подвижного состава, который показал, что условие прочности конструкции обеспечивается. Наибольшие напряжения составили в плунжере до 800 МПа, в штоке – до 1616 МПа, что значительно ниже допускаемого напряжения используемого материала при изготовлении; установлено, что уровень локальных напряжений в крышке ПА существующей конструкции достигает значений 2000 МПа, что может привести к ее разрушению; оптимизационные расчеты показали, что диаметр дроссельных отверстий в поршне должен быть не менее 6,5 – 7 мм, т.к. при уменьшении данного диаметра значительно увеличивается усилие закрытия поглощающего аппарата (более чем в 2 раза по сравнению с нормативным значением). Применение в перспективной конструкции криволинейных дроссельных каналов позволяет несколько увеличить энергоемкость поглощающего аппарата из-за увеличения длины канала и изменения условий протекания эластомера по сравнению с базовым вариантом. Возникающая тангенциальная составляющая потока эластомера в камере расширения и приводящая к возникновению вращающего момента относительно оси штока компенсируется наличием вертикальных направляющих на внутренней поверхности плунжера, препятствующих повороту плунжера. Выполненное закругление боковой поверхность штока позволяет улучшить условия протекания эластомера в боковом зазоре между поршнем и внутренней стенкой плунжера.

Область применения: 

Железнодорожное машиностроение.

Ключевые слова: 

НАПРЯЖЕННО–ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ, МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ, НАИБОЛЬШИЕ РАСЧЕТНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ, ДЕФОРМАЦИЯ, ВЯЗКОСТЬ, ПОГЛОЩАЮЩИЙ АППАРАТ

Номер государственной регистрации: 

20141915