Рыбников Евгений Константинович - кандидат технических наук, профессор, кафедра электропоездов и локомотивов, РУТ (МИИТ).
127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9
Author ID: 795215
Evgeniy K. Rybnikov - Cand. Sci. (Eng.), Professor, Department of Electric Trains and Locomotives, Russian University of Transport.
127994, Moscow, 9, bldg. 9, Obraztsova St.
Author ID: 795215
Володин Сергей Вячеславович - кандидат технических наук, доцент, кафедра электропоездов и локомотивов, РУТ (МИИТ).
127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9
Author ID: 794923
Sergey V. Volodin - Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Electric Trains and Locomotives, Russian University of Transport.
127994, Moscow, 9, bldg. 9, Obraztsova St.
Author ID: 794923
Вахромеева Татьяна Олеговна - кандидат технических наук, доцент, кафедра электропоездов и локомотивов, РУТ (МИИТ).
127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9
Author ID: 795098
Tatiana O. Vakhromeeva - Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Electric Trains and Locomotives, Russian University of Transport.
127994, Moscow, 9, bldg. 9, Obraztsova St.
Author ID: 795098
Введение. Рассмотрен актуальный для высокоскоростного железнодорожного сообщения вопрос решения широкого спектра задач по сохранению прочности элементов экипажной части поезда под ударным воздействием частиц балласта, например кусков льда в холодный период года. Твердые предметы поднимаются с поверхности пути в результате аэродинамического взаимодействия с турбулентным воздушным потоком от поезда, следующего с высокой скоростью. Возникают механические повреждения ходовых частей и узлов в их подвагонном пространстве, которые могут оказаться значительными и создать угрозу безопасности движения. Цель данного исследования — оценка вероятности существенных разрушений корпуса редуктора от сторонних предметов, находящихся на пути, и разработка способа защиты.
Материалы и методы. Возможность разрушения корпуса рассчитывается методом численного моделирования в среде MSC.Nastran_SOL700, позволяющей выполнять анализ динамических событий короткой продолжительности с серьезными геометрическими и материальными нелинейностями. Описана методика оценки прочности конструкции корпуса редуктора при динамическом воздействии на него стороннего объекта.
Результаты. Выполнена отработка расчетной методики на упрощенной модели корпуса редуктора; методика применена на моделях, близких к реальному корпусу редуктора. Для этого были рассмотрены две модели задания свойств материала: обычная (General) и модель Купера — Саймондса (Cowper — Simonds), учитывающая зависимость динамических деформаций материала от скорости деформации. Проведена оценка влияния сторонних предметов с разной массой и относительной скоростью на вероятность возникновения повреждения стенок редуктора при разных значениях их толщины.
Обсуждение и заключение. Расчеты подтверждают вероятность разрушения корпусов тяговых редукторов высокоскоростных и скоростных электропоездов при динамическом воздействии на корпус сторонних предметов. Проанализированы конструктивные решения для защиты корпусов тяговых редукторов высокоскоростных поездов от воздействий сторонних предметов и выбран наиболее рациональный вариант. Статья написана на основе доклада авторов, представленного на Московском форуме «XXII Российской конференции MSC Software (HxGN Live Design & Engineering Russia 2021)», прошедшего 16-19 ноября 2021 г.
Introduction. Solving a wide range of problems to maintain the strength of train undercarriage under the impact of ballast particles, such as ice chunks, during the cold season is considered a topical issue for high-speed railways. Solid objects are lifted off the track surface as a result of aerodynamic interaction with the turbulent airflow of a high-speed train. This causes mechanical damage to the bogie and its components, which could be significant and endanger road safety. The aim of this study is to assess the probability of significant damage to the traction gearbox housing from foreign objects on the way and to develop a method of protection.
Materials and methods. Housing failure potential is calculated using numerical simulation in MSC.Nastran_SOL700 environment, allowing analysis of short duration dynamic events with severe geometry and material non-linearity. The method of assessment of the structural strength of a traction gearbox housing under the dynamic action of a foreign object is described.
Results. The calculation methodology is tested on a simplified traction gearbox housing model. The methodology is then applied to models that are close to the real traction gearbox housing. The General model and the Cowper — Simonds model, which incorporates the strain rate dependence of the dynamic deformation of the material, are considered for specifying the material properties. The effect of foreign objects of different masses and relative speed on the probability of damage to the traction gearbox walls at different thicknesses is assessed.
Discussion and conclusion. Calculations confirm the probability of destruction of housings of traction gearboxes of high-speed and high-speed electric trains under the dynamic impact on the body of third-party objects. Structural solutions for protecting housings of traction gearboxes of high-speed trains from the effects of foreign objects are analysed and the most rational option is chosen. This article was written based on the authors' paper presented at the XXII Russian MSC Software Conference (HxGN Live Design & Engineering Russia 2021), November 16-19, 2021.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.