BADANIA NUMERYCZNE MECHANIZMU OBROTU NADWOZIA WAGONU PLATFORMY KOLEJOWEJ DO PRZEWOZU SAMOCHODÓW CIĘŻAROWYCH



Podobne dokumenty
PL B1. WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA, Warszawa, PL BUP 24/11

INNOWACYJNE ROZWIĄZANIA TECHNICZNE WAGONU NOWE MOŻLIWOŚCI TRANSPORTU INTERMODALNEGO

PL B1. Mechanizm obrotu i blokowania platformy nadwozia wagonu kolejowego do transportu kombinowanego

Rys. 1. Obudowa zmechanizowana Glinik 15/32 Poz [1]: 1 stropnica, 2 stojaki, 3 spągnica

NUMERYCZNO-DOŚWIADCZALNA ANALIZA DRGAŃ WYSIĘGNICY KOPARKI WIELOCZERPAKOWEJ KOŁOWEJ

SYMULACJE KINEMATYCZNO - DYNAMICZNE DZIAŁANIA WAGONU Z OBROTOWĄ PLATFORMĄ DO PRZEWOZÓW INTERMODALNYCH

Analiza wytrzymałościowa 5 rodzajów kształtowników

Modelowanie w projektowaniu maszyn i procesów cz.5

PROTOTYPOWY WAGON KOLEJOWY DO PRZEWOZÓW INTERMODALNYCH

KOMPUTEROWE MODELOWANIE I OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE ZBIORNIKÓW NA GAZ PŁYNNY LPG

Streszczenia i tytuły Problemy Kolejnictwa zeszyt 153 Strona 1 z 5

Prototypowy wagon i system do transportu intermodalnego naczep samochodów ciężarowych

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Politechnika Śląska. Katedra Wytrzymałości Materiałów i Metod Komputerowych Mechaniki. Praca dyplomowa inżynierska. Wydział Mechaniczny Technologiczny

PRZEWOZY NACZEP ORAZ ZESTAWÓW DROGOWYCH W RAMACH WYBRANYCH TECHNOLOGII INTERMODALNYCH

Perspektywy rozwoju konstrukcji ram wózków pojazdów szynowych przy zachowaniu obecnych standardów bezpieczeństwa

Kraków, r. dr hab. inż. Marek Babeł Politechnika Krakowska Instytut Pojazdów Szynowych

Jan Kowalski Sprawozdanie z przedmiotu Wspomaganie Komputerowe w Projektowaniu

MODELOWANIE POŁĄCZEŃ TYPU SWORZEŃ OTWÓR ZA POMOCĄ MES BEZ UŻYCIA ANALIZY KONTAKTOWEJ

Analiza wpływu przypadków obciążenia śniegiem na nośność dachów płaskich z attykami

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

ZWIĘKSZENIE NOŚNOŚCI ŁOŻYSK WIELKOGABARYTOWYCH METODĄ KOREKCJI BIEŻNI. 1. Wstęp. Tadeusz Smolnicki*, Grzegorz Przybyłek*, Mariusz Stańco*

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PORÓWNANIE POSTACI KONSTRUKCYJNYCH KOŁA ZABIERAKOWEGO POJAZDÓW KOPARKI WIELONACZYNIOWEJ. 1. Wprowadzenie obiekt badań

Wybieranie ramy pomocniczej i mocowania. Opis. Zalecenia

ANALIZA WYTRZYMAŁOŚCIOWA KOŁA CZERPAKOWEGO KOPARKI W WARUNKACH ZAŁOŻONEJ WYDAJNOŚCI. 1. Wprowadzenie

Wewnętrzny stan bryły

Projekt Laboratorium MES

ANALIZA PRZYCZYN PĘKNIĘĆ W REJONIE POŁĄCZENIA DYSZLA SKRĘTNEGO Z DŹWIGAREM GĄSIENICOWYM POJAZDU PODAWARKI

OPTYMALIZACJA KONSTRUKCJI WZMOCNIEŃ ELEMENTÓW NOŚNYCH MASZYN I URZĄDZEŃ

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki PROBLEMY ZWIĄZANE Z OCENĄ STANU TECHNICZNEGO PRZEWODÓW STALOWYCH WYSOKICH KOMINÓW ŻELBETOWYCH

SYMULACJA NUMERYCZNA ZAGADNIENIA KONTAKTU NA PRZYKŁADZIE PRÓBY ZGINANIA RURY

Blacha trapezowa T- KARTA PRODUKTU

Temat 1 (2 godziny): Próba statyczna rozciągania metali

Zadanie 1 Zadanie 2 tylko Zadanie 3

Blacha trapezowa T- KARTA PRODUKTU

Blacha trapezowa T- KARTA PRODUKTU

Wytrzymałość Konstrukcji I - MEiL część II egzaminu. 1. Omówić wykresy rozciągania typowych materiałów. Podać charakterystyczne punkty wykresów.

Blacha trapezowa T- KARTA PRODUKTU

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

Modele materiałów

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

BADANIA EKSPERYMENTALNE I NUMERYCZNE PODZESPOŁU WAGONU Z OBROTOWĄ PLATFORMĄ ŁADUNKOWĄ

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

PRZEPISY PUBLIKACJA NR 19/P ANALIZA STREFOWEJ WYTRZYMAŁOŚCI KADŁUBA ZBIORNIKOWCA

Projektowanie elementów z tworzyw sztucznych

ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MARYNARKI WOJENNEJ ROK XLVI NR 3 (162) 2005

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

CENNIK. 1. Stawki jednostkowe opłaty podstawowej za minimalny dostęp do infrastruktury kolejowej

NOŚNOŚCI ODRZWI WYBRANYCH OBUDÓW ŁUKOWYCH**

PL B1. DOLNOŚLĄSKIE PRZEDSIĘBIORSTWO NAPRAW INFRASTRUKTURY KOMUNIKACYJNEJ DOLKOM SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Wrocław, PL

PRACA DYPLOMOWA INŻYNIERSKA

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

Analiza stateczności zbocza

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka

MODELOWANIE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ O ZMIENNEJ TWARDOŚCI

Transport intermodalny na rynku przewozów towarowych w Polsce w latach

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Transport Studia I stopnia

ANALIZA WYTRZYMAŁOŚCI WYSIĘGNIKA ŻURAWIA TD50H

Spis treści. Przedmowa 11

Blacha trapezowa. produktu. karta. t

Metoda cyfrowej korelacji obrazu w badaniach geosyntetyków i innych materiałów drogowych

Copyright all right reserved This document is property of Lucchini RS S.p.A.

ZMĘCZENIE MATERIAŁU POD KONTROLĄ

Oferujemy możliwość zaprojektowania i wdrożenia nietypowego czujnika lub systemu pomiarowego dedykowanego do Państwa potrzeb.

Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów konstrukcji stalowych. Tom 2

Technika transportu ładunków / Leon Prochowski, Andrzej Żuchowski. Wyd. 2 uaktualnione. Warszawa, Spis treści

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 4

Spis treści Przedmowa

prowadnice Prowadnice Wymagania i zasady obliczeń

Analiza stanu przemieszczenia oraz wymiarowanie grupy pali

Wprowadzenie do Techniki. Materiały pomocnicze do projektowania z przedmiotu: Ćwiczenie nr 1

Mechanika i wytrzymałość materiałów instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

Blacha trapezowa T- KARTA PRODUKTU

Wyboczenie ściskanego pręta

Urząd Transportu Kolejowego. Perspektywy rozwoju transportu intermodalnego

ANSYS - NARZĘDZIEM DO WSPOMAGANIA PROJEKTOWANIA OBUDÓW ŚCIANOWYCH W FABRYCE FAZOS S.A.

Symulacja Analiza_moc_kosz_to w

WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I ZARZĄDZANIA POLITECHNIKA POZNAŃSKA. Laboratorium MES projekt

KONSTRUKCJA PROTOTYPOWEGO WAGONU I WYBRANE ELEMENTY SYSTEMU KOLEJOWEGO DO TRANSPORTU INTERMODALNEGO

262 Połączenia na łączniki mechaniczne Projektowanie połączeń sztywnych uproszczoną metodą składnikową

WERYFIKACJA SZTYWNOŚCI KONSTRUKCJI PLATFORMY MONTAŻOWEJ WOZU BOJOWEGO

Wyznaczenie współczynnika restytucji

T14. objaśnienia do tabel. blacha trapezowa T-14 POZYTYW NEGATYW

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Wytrzymałość materiałów Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy Kod przedmiotu:

MODEL 3D MCAD LEKKIEGO SAMOLOTU SPORTOWEGO, JAKO ŹRÓDŁO GEOMETRII DLA ANALIZY WYTRZYMAŁOŚCIOWEJ MES OBIEKTU

Siły i ruchy. Definicje. Nadwozie podatne skrętnie PGRT

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Politechnika Poznańska. Metoda Elementów Skończonych

Komputerowe wspomaganie projektowania- CAT-01

Politechnika Poznańska Wydział Maszyn Roboczych i Transportu

Badanie próbek materiału kompozytowego wykonanego z blachy stalowej i powłoki siatkobetonowej

ANALIZA ROZDRABNIANIA WARSTWOWEGO NA PODSTAWIE EFEKTÓW ROZDRABNIANIA POJEDYNCZYCH ZIAREN

WYKORZYSTANIE MES DO WYZNACZANIA WPŁYWU PĘKNIĘCIA W STOPIE ZĘBA KOŁA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

Wielowariantowa analiza numeryczna podwozia specjalnej platformy kolejowej

PF 25. blacha falista PF 25

objaśnienia do tabel blacha trapezowa T-7 POZYTYW NEGATYW

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego. wystąpienia katastrofy postępującej.

OPTYMALIZACJA ZBIORNIKA NA GAZ PŁYNNY LPG

1. Połączenia spawane

Transkrypt:

Problemy Kolejnictwa Zeszyt 153 137 Dr inż. Grzegorz Sławiński, Dr inż. Wiesław Krasoń, Prof. dr hab. inż. Tadeusz Niezgoda, Dr inż. Wiesław Barnat Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego, Warszawa BADANIA NUMERYCZNE MECHANIZMU OBROTU NADWOZIA WAGONU PLATFORMY KOLEJOWEJ DO PRZEWOZU SAMOCHODÓW CIĘŻAROWYCH SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 2. Modele geometryczne nadwozia obrotowej platformy kolejowej 3. Modele dyskretne nadwozia platformy kolejowej i analiza numeryczna wybranych rozwiązań konstrukcyjnych 4. Analiza wyników otrzymanych na drodze symulacji numerycznych 5. Podsumowanie STRESZCZENIE Transport kombinowany, który coraz częściej zajmuje priorytetowe miejsce w krajach członkowskich Unii Europejskiej, stwarza możliwość zbudowania zrównoważonego systemu komunikacyjnego. W Europie stanowi on 10 15%, w Polsce zaledwie zaś 1,5% ogólnych przewozów kolejowych. Prognoza przewiduje, że w 2013 roku udział transportu kombinowanego w przewozach kolejowych w Polsce wzrośnie do 6%. W artykule przedstawiono analizy numeryczne płaskiej i nisko umieszczonej platformy obrotowej wagonu kolejowego służącego do transportu różnego typu pojazdów, takich jak ciągniki, ciężarówki, przyczepy, naczepy i kontenery. Wagon taki umożliwia szybki i wygodny załadunek i rozładunek pojazdów (bez urządzeń dźwigowych), samozaładunek i rozładunek bez terminali i specjalnego zabezpieczenia logistycznego, wymagany jest tylko utwardzony peron bez dodatkowej infrastruktury; każdy wagon może być załadowany rozładowany oddzielnie.

138 G. Sławiński, W. Krasoń, T. Niezgoda, W. Barnat 1. WPROWADZENIE W ostatnich latach daje się zauważyć tendencję wzrostową, dotyczącą tranzytowego transportu towarowego, realizowanego z reguły za pomocą drogowych środków komunikacji [4]. Jednak nie należą one do najbardziej ekonomicznych i ekologicznych, gdyż przewiezienie tego samego ładunku koleją pochłonie około 10 razy mniej energii niż przewóz tirem. Dodatkowo zanieczyszczenia transportowe stanowią 30%, a w miastach nawet 70% wszystkich zanieczyszczeń. Z tego powodu rozwój nowych form transportu, a w szczególności transportu kombinowanego [1] stwarza szansę zbudowania zrówno ważonego systemu komunikacyjnego, który coraz częściej zajmuje priorytetowe miejsce w krajach członkowskich Unii Europejskiej. Obecnie w Europie transport kombinowany stanowi 10 15% ogólnych przewozów kolejowych, w Polsce zaś nadal zaledwie 1,5%. Głównymi powodami tego stanu są niska jakość naszych usług kolejowych oraz brak środków finansowych na nowe inwestycje. Prognoza przewiduje, że w 2013 roku udział transportu kombinowanego w przewozach kolejowych w Polsce wzrośnie do 6% [6]. Do zalet transportu kombinowanego można zaliczyć m.in. realizowanie przewozów w systemie just in time oraz door-to-door, większą punktualność przewozów, mniejszą wrażliwość na warunki drogowe i atmosferyczne, obniżenie kosztów eksploatacji pojazdów ciężarowych i osobowych, w tym kosztów prowadzenia działalności (zezwolenia, licencje) oraz ochronę środowiska (emisja szkodliwych składników spalin) [1]. W artykule przedstawiono analizę numeryczną mechanizmu obrotu nadwozia wagonu platformy kolejowej, służącej do przewozu naczep samochodów ciężarowych. Przeanalizowano trzy warianty umiejscowienia siłowników hydraulicznych na zewnętrznej powierzchni burt nadwozia. Dzięki wstępnym analizom numerycznym, było możliwe zlokalizowanie miejsc w konstrukcji, gdzie występują koncentracje naprężeń oraz obszarów, które ulegają największym deformacjom. Informacje te umożliwią w następnych bada niach modyfikację konstrukcji w celu jej wzmocnienia w miejscach najbardziej wytężonych. 2. MODELE GEOMETRYCZNE NADWOZIA OBROTOWEJ PLATFORMY KOLEJOWEJ Do obrotu platformy będzie zastosowany bardzo popularny i ogólnodostępny standardowy siłownik dwustronnego działania. Geometria i kształt analizowanych wariantów będą spełniały następujące wymagania konstrukcyjne i użytkowe, tj.: wymogi skrajni kolejowej oraz minimalną wysokość podwozia od główki szyny, obowiązujące na terenie Polski, brak dodatkowych maszyn i urządzeń do załadunku / rozładunku pociągu poza urządzeniami własnymi (tzw. infrastruktura peronu załadowczo / rozładunkowego), przewóz standardowych naczep samochodów,

Badania numeryczne mechanizmu obrotu nadwozia wagonu platformy kolejowej 139 załadunek i rozładunek naczep musi przebiegać szybko i sprawnie. W celu usprawnienia pracy, wykorzystywano kilka aplikacji inżynierskich do wspomagania projektowania. Ich kompatybilność, dzięki opcjom import / export pozwoliła na sprawne i precyzyjne wykonanie modeli platformy. Zakres wykorzystania poszczególnych aplikacji przedstawiono w tablicy 1. W początkowym etapie analiz przyjęto uproszczony model geometryczny, aby poglądowo zobrazować zjawiska występujące w modelu. Geometria była modyfikowana w celu zminimalizowania koncentracji naprężeń w newralgicznych miejscach konstrukcji. Przy projektowaniu należało zwrócić uwagę na masę konstrukcji i dążyć do jej zminimalizowania. Założono, że platforma obrotowa jest cienkościenną konstrukcją spawaną z blach. Do analiz numerycznych [2, 7] przyjęto uproszczony model powłokowy, który przedstawiono na rysunku 1. Tablica 1 Aplikacje użyte w projekcie platformy obrotowej Lp. ETAP PRACY APLIKACJA 1 Model geometryczny Auto CAD, Inventor 2 Model dyskretny HYPER MESH, MSC PATRAN 3 Obliczenia numeryczne MSC NASTRAN 4 Analiza wyników z obliczeń numerycznych MSC PATRAN Rys. 1. Pierwotna geometria modelu powłokowego platformy obrotowej Na podstawie badań literaturowych oraz patentowych, dotyczących stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych podobnych układów, zaproponowano nowatorskie rozwiązanie obrotu platformy. Na rysunku 2 przedstawiono trzy warianty geometrii modelu, różniące się miejscem usytuowania siłowników obracających platformę. Rozważając poszczególne warianty, badany model poddano zróżnicowanym wariantom obciążenia. W pierwszych analizach numerycznych model platformy obrotowej obciążono zgodnie z normą PN-EN 12663 [3]. W kolejnym etapie zamodelowano obciążenia wynikające z naczepy oddziałującej na platformę wraz z wymuszeniami (w miejscach

140 G. Sławiński, W. Krasoń, T. Niezgoda, W. Barnat usytuowania siłowników) powodującymi jej obrót. Zestawienie wszystkich analizowanych wariantów obciążeń przedstawiono w tablicy 2. W przeprowadzonych analizach uwzględniono: utwierdzenie burt w węzłach usytuowanych na linii obciążenia (rys. 3a) oraz utwierdzenie węzłów w miejscach usytuowania rolek wspornikowych, siły rozciągające (rys. 3b) i ściskające (rys. 3c) zgodnie z normą PN-EN 12663, masa własna platformy, nacisk naczepy w miejscach działania kół i stóp naczepy (rys. 4) oraz siły wymuszające obrót platformy. a) b) c) Rys. 2. Geometria modelu platformy: a) wariant W1, b) wariant W2, c) wariant W3 Tablica 2 Zestawienie wariantów obciążeń przyjętych w analizach numerycznych Wariant obciążenia LC1 LC2 LC3 LC4 LC5 LC6 LC7 Wymuszenia masa własna platformy bez wymuszeń zewnętrznych ściskanie platformy bez naczepy z uwzględnieniem masy własnej (2MN według PN-EN 12663) rozciąganie platformy bez naczepy z uwzględnieniem masy własnej (1MN według PN-EN 12663) nacisk naczepy (P K = 0,26 MPa, Ps = 4,82 MPa) z uwzględnieniem masy własnej platformy nacisk naczepy (P K = 0,26 MPa, Ps = 4,82 MPa) z uwzględnieniem masy własnej platformy z rolkami podpierającymi obrót platformy bez naczepy siłą F = 170 kn z uwzględnieniem masy własnej platformy z rolkami podpierającymi obrót platformy z naczepą (P K = 0,26 MPa, P S = 4,82 MPa) siłą F = 170 kn z uwzględnieniem masy własnej platformy z rolkami podpierającymi

Badania numeryczne mechanizmu obrotu nadwozia wagonu platformy kolejowej 141 Rys. 3. Schematy obciążeń: a) linia działania obciążenia, b) rozciąganie platformy 1MN według PN-EN 12663, c) ściskanie platformy 2MN według PN-EN 12663 Wymuszenie nacisku naczepy zostało przyjęte jako ciśnienie działające na powierzchnię platformy w miejscach usytuowania kół i stóp naczepy. Wartości ciśnień dla kół P K i stóp P S wynoszą odpowiednio 0,26 MPa oraz 4,82 MPa. Rys. 4. Rozkład sił przedstawiający nacisk naczepy na platformę w formie obciążenia ciągłego 3. MODELE DYSKRETNE NADWOZIA PLATFORMY KOLEJOWEJ I ANALIZA NUMERYCZNA WYBRANYCH ROZWIĄZAŃ KONSTRUKCYJNYCH W metodzie elementów skończonych używa się wielu typów elementów. Różnią się one zakresem stosowalności oraz dokładnością. Stosuje się elementy, będące prostymi figurami geometrycznymi (płaskimi lub przestrzennymi). Wyróżnia się w nich punkty zwane węzłami oraz pewne funkcje interpolacyjne służące do opisu rozkładu analizowanej wielkości w ich wnętrzu i na ich bokach. Funkcje te są nazywane funkcjami kształtu. Na podstawie pierwotnej geometrii modelu powłokowego (rys. 2) wykonano modele dyskretne dla poszczególnych wariantów rozwiązań konstrukcyjnych, które składały się z następującej liczby elementów powłokowych (QUAD4): wariant W1 11 222 elementów, wariant W2 11 096 elementów, wariant W3 11 285 elementów.

142 G. Sławiński, W. Krasoń, T. Niezgoda, W. Barnat Do analizy został wybrany sprężysty model materiału, ponieważ jeśli konstrukcja ma pracować długo i bezpiecznie, to nie może nastąpić uplastycznienie materiału. Naprężenia w konstrukcji nie mogą przekroczyć wartości granicy sprężystości. Materiałem przyjętym do analizy jest stal S355 powszechnie stosowana w przemyśle taboru kolejowego. Właściwości mechaniczne zastosowanej stali w stanie znormalizowanym oraz spoiny zestawiono w tablicy 3. Tablica 3 Właściwości mechaniczne blachy ze stali S355 w stanie znormalizowanym i spoiny [5] Miejsce wycięcia próbki R p0,2 [MPa] R m [MPa] A 10 [%] Z [%] Materiał rodzimy 407 595 21 67 Spoina 460 651 30 62 4. ANALIZA WYNIKÓW OTRZYMANYCH NA DRODZE SYMULACJI NUMERYCZNYCH W przeprowadzonych analizach uwzględniono zmianę grubości wybranych elementów konstrukcji platformy obrotowej. Pierwsze analizy numeryczne przeprowadzono dla grubości blach równych 10 mm (głównie burty platformy) oraz 20 mm (jezdnia platformy) wersja R1 (rys. 5a). Kolejnym krokiem było zastosowanie w miejscach powstawania koncentracji naprężeń dodatkowych wzmocnień w postaci nakładek zwiększających lokalnie grubość blach wersja R2 (rys. 5b). Wprowadzenie tych zmian nie zmieniało wcześniej przyjętych założeń. Wymagania skrajni kolejowej oraz odległość pomiędzy dnem platformy a główką szyn nie ulegały zmianie. a) b) Rys. 5. Rozkład grubości elementów na przykładzie wariantu W1: a) wersja R1, b) wersja R2 W każdym z trzech wariantów konstrukcyjnych modelu wydzielonej platformy obrotowej, uwzględniających zróżnicowaną konfigurację siłowników i grubość blach, rozpatrzono siedem zestawów obciążeń. Następnie opracowano analizę porównawczą

Badania numeryczne mechanizmu obrotu nadwozia wagonu platformy kolejowej 143 wyników w zakresie maksymalnych naprężeń zredukowanych i przemieszczeń. Przykładowe wyniki badań numerycznych w postaci rozkładów naprężeń głównych i przemieszczeń nadwozia wagonu, ściskanego przez zamki burtowe normową siłą 2MN z siłownikiem umiejscowionym w położeniu środkowym, przedstawiono na rysunkach 6 i 7. Rys. 6. Platforma ruchoma wagonu rozkłady naprężeń zredukowanych H-M-H Rys. 7. Platforma ruchoma wagonu rozkłady przemieszczeń

144 G. Sławiński, W. Krasoń, T. Niezgoda, W. Barnat Ruchoma platforma podlega dużym obciążeniom, wynikającym z nacisku naczepy na jej konstrukcję. Rysunek 8 przedstawia rozkład wytężenia konstrukcji według hipotezy Hubera, uzyskany pod wpływem działania siły nacisku naczepy na platformę (wariant obciążenia LC4). Widoczne są wyraźne oddziaływania nacisku kół (1) i stóp naczepy (2). Wartości naprężeń w tych obszarach to odpowiednio ~150 MPa i 250 MPa. Największe koncentracje naprężeń (307 MPa) występują w strefie styku burty z podłogą platformy (3). Rys. 8. Platforma ruchoma wagonu rozkłady naprężeń zredukowanych H-M-H Rys. 9. Platforma ruchoma wagonu rozkłady przemieszczeń

Badania numeryczne mechanizmu obrotu nadwozia wagonu platformy kolejowej 145 Na rysunku 9 przedstawiono rozkład wartości przemieszczeń uzyskanych pod wpływem działania siły nacisku naczepy na platformę (wariant obciążenia LC4). Największe wartości przemieszczeń występują w środkowym obszarze platformy, gdzie największy wpływ ma oddziaływanie stóp naczepy. Wartości przemieszczeń w tym miejscu wynoszą 49,8 mm. Ich wartość jest dość duża, więc w kolejnym etapie należy zastosować rozwiązania konstrukcyjne zmniejszające deformację tej części konstrukcji. Wyniki dla wszystkich wariantów i wersji modelu zestawiono na rysunkach 10 i 11 w postaci wykresów słupkowych. a) b) Rys. 10. Zestawienie wartości naprężeń zredukowanych: a) wersja modelu R1, b) wersja modelu R2 a) b) Rys. 11. Zestawienie wartości przemieszczeń: a) wersja modelu R1, b) wersja modelu R2 5. PODSUMOWANIE Analizując otrzymane wyniki można stwierdzić, że usytuowanie siłownika nie ma znacznego wpływu na deformację burt platformy. Różnice w wartościach maksymalnych deformacji dla poszczególnych wariantów wynoszą 4%. Największe koncentracje naprężeń wystąpiły w miejscach mocowania siłowników hydraulicznych, mimo dodatkowych wzmocnień w postaci zwiększonej grubości blach. W wersji R2 w żadnym z wariantów geometrycznych nie przekroczono granicy plastyczności materiału, którym

146 G. Sławiński, W. Krasoń, T. Niezgoda, W. Barnat była stal S355 (R e = 407 MPa). Dodatkowo wartości przemieszczeń w modelu zmalały o 52% dla wariantu obciążenia LC7, który odpowiadał najbardziej ekstremalnemu obciążeniu konstrukcji. Zaprezentowany w artykule wagon specjalny może być zastosowany do transportu kolejowego naczep i pojazdów typu TIR. Metodyka badań numerycznych, modele MES używane w testach, analizach weryfikacyjnych oraz w badaniach symulacyjnych wagonu z obniżoną platformą obrotową i otrzymane wyniki będą wykorzystane w pracach badawczo-rozwojowych w zakresie projektowania konstrukcji wagonu. Opracowana metodyka badań takich konstrukcji pozwala na wdrożenie jej zarówno na etapie projektowania, jak też przy badaniach już eksploatowanych lub remontowanych konstrukcji. Zakres przedstawionych w artykule analiz jest ograniczony. W tego typu konstrukcjach szczególnie istotne ze względu na obciążenia dynamiczne są testy połączeń pomiędzy platformą obrotową i ostoją wagonu. Po ich uwzględnieniu rozwiązanie konstrukcyjne platformy może ulec zmianie. W kolejnym etapie zakres weryfikacji wytrzymałościowych będzie rozszerzony o dodatkowe testy statyczne i dynamiczne, które umożliwą uzyskanie stosownych certyfikatów dopuszczających konstrukcję do użytkowania. Praca finansowana przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju PBR R10 0023 06/2009 Prezentowane rozwiązanie konstrukcyjne chronione jest europejskim zgłoszeniem patentowym EP 10461528 A railway wagon with a rotatable loading floor BIBLIOGRAFIA 1. Kwaśniowski S., Nowakowski T., Zając M.: Transport intermodalny w sieciach logistycznych. Wrocław, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2008. 2. MSC.Patran / Nastran. Refernce Manual, MSC, 2005. 3. Polska Norma PN-EN 12663 Wymagania konstrukcyjno-wytrzymałościowe dotyczące pudeł kolejowych pojazdów szynowych, 2010. 4. Starkowski D., Bieńczak K., Zwierzycki W.: Samochodowy transport krajowy i międzynarodowy. Poznań: SYSTHERM D. Gazińska S.J., 2009. 5. Szymlek K., Ćwiek J.: Niszczenie wodorowe złączy spawanych ze stali S355. Przegląd Spawalnictwa. 2007, R. 79, nr 11, s. 31 35. 6. Wrona J.: Transport kombinowany / intermodalny. Teoria i praktyka. Szczecin, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Szczecińskiego, 2008. 7. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L.: The finite element method. Wydanie 5. London: Mc- Graw-Hill, 2000.