УДК 629.463:001.63 технические науки/ 4. Транспорт

Кандидат технічних наук Фомін О.В.

Донецький інститут залізничного транспорту

Української державної академії залізничного транспорту, Україна.

Впровадження нових підходів зниження матеріалоємності

вантажних вагонів за рахунок використання

конструкційних резервів

Залізничний транспорт займає провідне місце у задоволенні потреб виробничої сфери та населення у перевезеннях, є важливим фактором забезпечення соціально-економічного зростання України, розвитку її зовнішньоекономічних зв’язків.

Комплексною програмою оновлення залізничного рухомого складу України на 2008-2020 роки, яку затверджено розпорядженням Кабінету Міністрів України від 14 жовтня 2008 року №1259 передбачено оновлення вантажного вагонного парку новими та модернізованими моделями вагонів вітчизняного виробництва з сучасним рівнем техніко-економічних та експлуатаційних показників. При цьому одним із найважливіших техніко-економічних показників вантажних вагонів, який безпосередньо впливає на ефективність їх експлуатації є матеріалоємність (тара). Зниження якої є одним із пріоритетних напрямків розвитку вагонобудівної галузі [1], що обумовлено не тільки великою витратою матеріалів (переважно металу) на споруду вагонів, а і значними постійними витратами на їх пересування, які зростають із збільшенням матеріалоємності. При цьому більшість конструкцій вагонів вантажного парку, які виготовляються вітчизняними та закордонними вагонобудівниками були спроектовані за традиційними методами та підходами, які не забезпечували повне використання їх конструкційних можливостей. Зазначене обґрунтовує актуальність розгортання науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт з метою вирішення науково-прикладного завдання – розробка нових підходів та методів проектування кузовів вантажних вагонів за критерієм мінімальної матеріалоємності, спрямованого на ефективне використання їх конструкційних резервів. Але аналіз профільної науково-технічної літератури засвідчив про відсутність змістовної інформації з рішення такого важливого завдання.

У роботі представлені нові підходи визначення та використання конструкційних резервів зниження матеріалоємності складових елементів вантажних вагонів, які основані на методах теорії оптимізації та реалізують системний підхід.

Процедура визначення та використання конструкційних резервів зниження матеріалоємності включає: формалізацію описання конструкції у вигляді блочно-ієрархічної схеми [2] та його використання при дослідженні структури матеріалоємності [3]. Для удосконалення визначених конструктивних елементів розроблено математичний запис задачі їх оптимізаційного проектування за критерієм мінімальної матеріалоємності, визначені головний критерій оптимізації, параметричні та функціональні обмеження, що представлено у роботі [4]. При цьому виділено два основних напрямки поліпшення конструктивних елементів. Перший напрямок орієнтовано на проведення пошукових досліджень, які спрямовано на відшукання таких конфігурацій профілів та характеристик матеріалу, які при меншій матеріалоємності та собівартості виготовлення забезпечать характеристики міцності не нижчі ніж у вже існуючого виконання. Другий напрямок є більш перспективним, тому що направлений на визначення та ефективне використання резервів зниження матеріалоємності досліджуваного елементу.

Представлені підходи та методи було використано для удосконалення конструкції універсального напіввагону моделі 12-9745, яка є базовою для ДП «Стрийський вагоноремонтний завод», ДП «Дарницький вагоноремонтний завод», ДП «Укрспецвагон», ТДВ "Попаснянський вагоноремонтний завод".

У результаті використання запропонованих підходів і методів визначення та використання конструкційних резервів зниження матеріалоємності складових елементів кузовів вантажних вагонів, для стін бокових та торцевих напіввагону моделі 12-9745 його тару було знижено на 450кг, що дозволить додатково перевозити більше 27т вантажу у складі поїзду з 60-ти таких вагонів.

Наведені матеріали свідчать про доцільність впровадження запропонованих підходів і методів визначення та використання конструкційних резервів зниження матеріалоємності складових елементів вантажних вагонів з метою поліпшення їх техніко-економічних та експлуатаційних показників.

Запропоновані підходи та методи можуть бути використані для удосконалення різних складових елементів універсальних та спеціалізованих вантажних вагонів.

Список літератури

1 Шадур Л.А. Вагоны [Текст]/. Изд. 2-е, перераб. и доп. Под ред. Л.А. Шадура. М., «Транспорт», 1973. - 440 с.

2 Мороз, В.І., Формалізоване описання конструкції залізничних вантажних вагонів / В.І. Мороз, О.В. Фомін // Зб.наук.праць 107. - Харків: УкрДАЗТ, 2009. - Вип. –С 173-179.

3 Мороз, В.І. Визначення структури матеріалоємності залізничного напіввагону з використанням блочно-ієрархічного описання його конструкції [Текст]/ В.І. Мороз, О.В Фомін // Зб. наук. праць. – Донецьк: ДонІЗТ, 2010. – Вип.№.21.- С.101-109

4 Мороз, В.І. Математичний запис задачі оптимізаційного проектування піввагонів за критерієм мінімальної матеріалоємності [Текст]/ В.І. Мороз, О.В Фомін // Зб. наук. праць.- Харків: УкрДАЗТ, 2009.- Вип. 111 .- С. 121-131.