технические науки/ 4. Транспорт

Д.т.н. Мороз В.І.

Українська державна академія залізничного транспорту, Україна,

інженер Фомін В.В.

ЗАО «Донецксталь»- металлургический завод», Україна.

Виділення основних модулів та вузлів конструкції напіввагонів-хоперів для гарячих окатишів та агломерату моделі 20-9749

У відповідності до Стратегії розвитку залізничного транспорту на період до 2020 року, яку схвалено розпорядженням Кабінету Міністрів України від 16 грудня 2009 року №1555-р. однією з пріоритетних задач розвитку залізниць є удосконалення конструкції рухомого складу. Важливим напрямком оперативного вирішення зазначеної задачі є ефективне використання резервів підвищення ефективності роботи вантажних вагонів в межах їх конструкційних можливостей, що забезпечить покращення їх споживчих властивостей, техніко-економічних та експлуатаційних показників.

Вищенаведену задачу на сучасному рівні доцільно вирішувати за допомогою підходів та методів теорії оптимізації. При цьому особлива роль відводиться розробці та використанню формалізованих описань [1, 2] конструкції відповідних вагонів.

В останній час на залізницях України та країн СНД найбільш масовими та затребуваними вантажними вагонами є напіввагони. На їх долю приходиться більше 50% загального обсягу у перевезенні вантажів [3]. Разом з тим на сьогоднішній день в Україні має місце дефіцит напіввагонів, особливо універсальних напіввагонів та спеціалізованих напіввагонів-хоперів для гарячих окатишів та агломерату (окатишевозів).

Вагомий внесок у поповнення парку напіввагонів-хоперів для гарячих окатишів та агломерату Укрзалізниці вносить перепрофільоване під вагонобудування Державне підприємство «Укрспецвагон». Базовою моделлю окатишевозів, які виготовляються на цьому підприємстві, є модель 20-9749. Загальний вид такого напіввагону-хоперу показано на рис.1.

Використання відповідних резервів підвищення ефективності роботи напіввагонів-хоперів для гарячих окатишів та агломерату моделі 20-9749, являє собою актуальну науково-практичну задачу, вирішення якої потребує розробки відповідного формалізованого описання їх конструкції.

У роботах [1, 2] авторами запропоновано новий підхід до формалізованого описання конструкції залізничних вантажних вагонів, розроблений на основі використання принципів ієрархічності та декомпозиції (блочності). Використання принципу ієрархічності передбачає структурування опису конструкції вагону відповідного типу за ступенем детальності з виділенням окремих ієрархічних рівнів. Застосування принципу декомпозиції забезпечує розділення описів конструкції вагона на кожному ієрархічному рівні на ряд відповідних блоків (конструкційних модулів) з можливостями їхнього роздільного проектування та дослідження. Вищезазначені принципи в повній мірі віддзеркалюються у блочно-ієрархічній схемі (моделі) напіввагонів, яку доцільно використовувати в якості основи формалізованого описання їх конструкції.

Застосування такого підходу для формалізованого описання окатишевозів моделі 20-9749 передбачає виділення трьох ієрархічних рівнів: рівень 1 – містить основні модулі конструкції вагону; рівень 2 – містить декомпозиційні елементи складових модулів конструкції першого рівня; рівень 3 – містить декомпозиційні складові другого ієрархічного рівня, які розглядаються як базові елементи конструкції (описи яких умовно не підлягають подальшому розподілу).

До першого ієрархічного рівня віднесено такі основні модулі конструкції окатишевозу моделі 20-9749: модуль кузова, модуль рами, модуль автозчепного пристрою, модуль гальмівного обладнання, модуль ходової (екіпажної) частини, модуль розвантажувального устаткування.

Основу другого ієрархічного рівня складають укрупнені декомпозиційні елементи кожного модуля першого рівня. У якості таких елементів для модуля кузова розглядаються - стіна бокова, стіна торцева, вузол огородження, підніжок та дробин, комплекс посилення та з’єднання елементів кузова, вузол кріплення кришки люка. Модуль рами на другому ієрархічному рівні представлений конструкційними елементами - балка хребтова, балка шворнева, балка проміжна, балка кінцева, вузол бункеру. Для модуля автозчепного пристрою вузловими елементами є - корпус з механізмом, розчіпний привод, ударно-центруючий прилад, упряжне обладнання. Для модуля гальмівного обладнання - автогальмо, важільна передача, гальмо стоянкове. Для модуля ходової частини - колісна пара, вузол боковини, буксовий вузол, вузол надресорної балки, гальмове обладнання. Для модуля розвантажувального устаткування - механізм керування розвантаженням, вузол пневматичної системи розвантаження, вузол важільного обладнання, вузол системи змащування, вузол кришки люка.

Третій ієрархічний рівень розробленої блочно-ієрархічної моделі складається з базових елементів конструкції відповідних вузлів елементів другого рівня. Таких базових елементів блочно–ієрархічна схема конструкції окатишевозу налічує 375 одиниць.

Розроблене блочно-ієрархічне описання було використано при проведенні оптимізаційних робіт з удосконалення модулів рами та розвантажувального устаткування з метою зниження матеріалоємності. Попередні результати досліджень показали, що при удосконаленні зазначених модулів, забезпечується зниження матеріалоємності окатишевозу моделі 20-9749 на 270 кг. Це визначає відповідне збільшення вантажопідйомності. Так у складі поїзда з 60 – ти таких напіввагонів можливо додатково перевозити близько 16,5 т вантажу.

Зазначене свідчить про доцільність використання запропонованого блочно-ієрархічного описання напіввагонів-хоперів моделі 20-9749 для гарячих окатишів та агломерату при вирішенні науково-практичних завдань з поліпшення їх техніко-економічних показників.

Література

1 Мороз, В.І. Новий підхід до формалізованого описання конструкції технічних засобів залізничного транспорту [Текст] / В.І.Мороз // Залізничний транспорт України, 2010 – №4. – С. 41,42.

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

3 Цыган, Б.Г. Состояние и тенденции развития грузового вагоностроения [Текст] / Б.Г.Цыган, А.Б.Цыган // Вагонный парк. – 2008 – № 9. –С.24-28; там же №10. – С.20-25; там же №11 – С.20-23.