Моделирование контактной пары «колесо-рельс» экспериментальной конструкции гибкого рельса в легких линиях струнной транспортной системы uST

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование: создание струнных рельс с низким погонным весом и высокими эксплуатационными характеристиками, определяющими долговечность, износостойкость, надежное сцепление колес транспортных средств с дорожкой качения рельса является актуальной задачей.

Цель: исследовать влияние геометрических параметров стального колеса и гибкого струнного рельса с полимерным покрытием на эксплуатационные характеристики; выбрать наиболее оптимальные параметры контактной пары "колесо-рельс".

Методы: расчет производился при помощи программного комплекса конечно-элементного анализа ANSYS.

Результаты: для уменьшения уровня контактных давлений целесообразнее уменьшить нагрузку на колесо либо увеличить ширину контакта, чем увеличивать радиус колеса; наиболее оптимальной является контактная пара, где модуль упругости полимерной головки рельса равен модулю упругости материала колеса, т. е. в контактной паре используются подобные по упругости материалы.

Об авторах

Анатолий Эдуардович Юницкий

ЗАО «Струнные технологии»

Автор, ответственный за переписку.
Email: a@unitsky.com

председатель совета директоров, генеральный конструктор

Белоруссия, Минск

Александр Степанович Хлебус

ЗАО «Струнные технологии»

Email: a.khlebus@unitsky.com

начальник группы прочностного анализа

Белоруссия, Минск

Елена Александровна Иванова

ЗАО «Струнные технологии»

Email: e.ivanova@unitsky.com

ведущий научный сотрудник

Белоруссия, Минск

Александр Евгеньевич Шашко

ЗАО «Струнные технологии»

Email: a.shashko@unitsky.com

ведущий инженер

Белоруссия, Минск

Михаил Иосифович Цырлин

ЗАО «Струнные технологии»

Email: m.tsirlin@unitsky.com

кандидат технических наук

Белоруссия, Минск

Список литературы

  1. Юницкий А.Э. Струнные транспортные системы: на Земле и в Космосе. – Силакрогс: ПНБ принт, 2019. – 576 с. [Yunitskii AE. Strunnye transportnye sistemy: na Zemle i v Kosmose. Silakrogs: PNB print; 2019. 576 p. (In Russ.)]. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 26.09.2022 Доступно по: https://www.rulit.me/books/strunnye-transportnye-sistemy-na-zemle-i-v-kosmose-read-488548-1.html
  2. Структура комплекса [Электронный ресурс]. [Struktura kompleksa [Internet]. (In Russ.)]. Доступно по: https://ust.inc/technology/structure-complex?lang=ru Ссылка активна на: 17.10.2022.
  3. Попов А.Н. Моделирование конструктивно-нелинейных контактных задач в программном комплексе ANSYS // Форум молодежной науки. − № 2. − 2021. [Popov AN. Modelirovanie konstruktivno-nelinejnyh kontaktnyh zadach v programmnom komplekse ANSYS [Internet]. Forum molodjozhnoj nauki. 2021;2. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 28.09.2022. Доступно по: https://forummn.ru/article-2.2.1.pdf
  4. Каратушин С.И., Храмова Д.А., Бокучава П.Н. Моделирование напряженно-деформированного состояния болтовых соединений в среде ANSYS // Балтийский государственный технический университет ВОЕНМЕХ им. Д.Ф. Устинова. – СПб. [Karatushin SI, Hramova DA, Bokuchava PN. Modelirovanie naprjazhenno-deformirovannogo sostojanija boltovyh soedinenij v srede ANSYS. Baltic State Technical University VOENMEH by D.F. Ustinov. St. Petersburg. (In Russ.)] Ссылка активна на: 28.09.2022. Доступно по: https://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-napryazhenno-deformirovannogo-sostoyaniya-boltovyh-soedineniy-v-srede-ansys/viewer
  5. Лукьянова А.Н. Моделирование контактной задачи с помощью программы ANSYS: лабор. работа. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2014. – 52 с. [Luk'janova AN. Modelirovanie kontaktnoj zadachi s pomoshh'ju programmy ANSYS: labor. work. Samara: Samara State Technical University; 2014. 52 p. (In Russ.)] Ссылка активна на: 28.09.2022. Доступно по: http://mmm.samsu.ru/polyakov/ansys/lab_samgtu/lab_09_samgtu.pdf
  6. Котов А.Г. Основы моделирования в среде ANSYS. − Пермь: Перм. гос. техн. ун-т, 2008. − 200 с. [Kotov AG. Osnovy modelirovanija v srede ANSYS. Perm': Perm State Technical University; 2008. 200 p. (In Russ.)].
  7. ТКП EN 1993-1-11-2009 (02250) Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Часть 1-11. Проектирование конструкций со стальными элементами, работающими на растяжение. – Введ. 2009-12-10. – Минск: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, 2009. – 44 с. [TCCP EN 1993-1-11-2009 (02250) Eurocode 3. Proektirovanie stal'nyh konstrukcij. Chast' 1-11. Proektirovanie konstrukcij so stal'nymi jelementami, rabotajushhimi na rastjazhenie. Intro. 2009-12-10. Minsk: Ministry of Architecture and Construction of Republic of Belarus, 2009. 44 p. (In Russ.)].

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Табл. 3

Скачать (109KB)
3. Табл. 6-1

Скачать (21KB)
4. Табл. 6-1-1

Скачать (31KB)
5. Табл. 6-2

Скачать (24KB)
6. Табл. 6-2-2

Скачать (39KB)
7. Табл. 6-3

Скачать (27KB)
8. Табл. 6-3-3

Скачать (41KB)
9. Табл. 6-4

Скачать (18KB)
10. Табл. 6-4-4

Скачать (53KB)
11. Табл. 6-5

Скачать (19KB)
12. Табл. 6-5-5

Скачать (41KB)
13. Табл. 7-1

Скачать (41KB)
14. Табл. 7-2

Скачать (40KB)
15. Табл. 7-3

Скачать (40KB)
16. Табл. 7-4

Скачать (45KB)
17. Табл. 8-1

Скачать (27KB)
18. Табл. 8-1-1

Скачать (41KB)
19. Табл. 8-2

Скачать (11KB)
20. Табл. 8-2-2

Скачать (41KB)
21. Табл. 8-3

Скачать (13KB)
22. Табл. 8-3-3

Скачать (39KB)
23. Рис. 1. Схема общего вида контактной пары «колесо−рельс» с прилагаемыми нагрузками: Pw – вертикальная нагрузка на колесо; Ew – модуль упругости материала колеса, Ep – модуль упругости материала головки рельса; Bw – ширина контакта колесо−рельс; Rw – радиус качения колеса; d – диаметр проволок; Hp – толщина полимерного слоя над проволоками; Н – суммарная высота рельса H=Hp+d+2 (мм)

Скачать (31KB)
24. Рис. 2. Общий вид пятна распределения напряжений в зоне контакта «колесо−рельс»

Скачать (17KB)
25. Рис. 3. Зона максимального размаха напряжений в стальных проволоках полиуретановой конструкции рельса

Скачать (33KB)
26. Рис. 4. Общий вид расчетной КЭМ

Скачать (70KB)
27. Рис. 5. Эпюра изгибающего момента, действующего на гибкий рельс в зоне контакта с колесом

Скачать (13KB)
28. Рис. 6. Расчетный конструктивный вариант гибкого рельса

Скачать (49KB)
29. Рис. 7. Зависимость уровня контактных напряжений σк от нагрузки на колесо Pw

Скачать (25KB)
30. Рис. 8. Зависимость уровня контактных напряжений σк от ширины контакта Bw

Скачать (29KB)
31. Рис. 9. Расчетный конструктивный вариант гибкого рельса

Скачать (49KB)
32. Рис. 10. Зависимость уровня контактных напряжений σк от радиуса колеса Rw

Скачать (22KB)
33. Рис. 11. Оптимальные конструкции ветви легкого струнного рельса (с точки зрения долговечности несущих элементов рельс) для движения бирельсового юнимобиля полной массой до 2 тонн

Скачать (66KB)

© Юницкий А.Э., Хлебус А.С., Иванова Е.А., Шашко А.Е., Цырлин М.И., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).