кандидат технических наук, эксперт бюро кузовов ОП;
с.н.с. лаборатории прикладных исследований,
Санкт-Петербург
Ph.D. (Eng), Expert of the Rail Body Bureau;
Senior Researcher at Applied Research Laboratory,
St. Petersburg
Улучшение динамических качеств является приоритетной задачей при проектировании нового подвижного состава. Частота собственных изгибных колебаний кузова – один из важнейших нормируемых показателей, предварительная оценка которого позволяет получать оптимальные конструкции кузова.
Цель работы состоит в оценке перспективности применения упругих креплений оборудования для повышения частоты собственных колебаний кузовов вагонов пригородного электропоезда. Для расчётов используются метод конечных элементов и блочный метод Ланцоша. Показано, что для вычисления частот при моделировании целесообразно использовать инструмент жёсткой области и линейно упругие конечные элементы. Выделены основные диапазоны жёсткости креплений, при которых эффект применения упругих опор различен. Определение жёсткости креплений предлагается выполнять по заданной частоте колебаний оборудования. При жёстком креплении относительная масса оборудования не влияет на значение частоты изгибных колебаний кузова. При упругом креплении большего эффекта удаётся достичь при большей относительной массе оборудования. Эффект применения упругих опор увеличивается при расположении более тяжёлого оборудования ближе к центру кузова.
Показано, что влияние сдвиговой податливости креплений на частоту колебаний кузова находится в пределах 1 % и может не учитываться при моделировании. В рассмотренном примере кузова вагона пригородного электропоезда применение упругих опор позволяет увеличить частоту колебаний кузова на 3–10 %.
Improving dynamic performance is a priority when designing new rolling stock. The frequency of natural bending vibrations of the body is one of the most important standardised indicators, a preliminary assessment of which allows obtaining optimal body designs.
The objective of the work is to assess the prospects for the use of elastic fastenings of equipment to increase the natural vibration frequency of wagon bodies of suburban electric trains. Calculations were based on the finite element method and block Lanczos method. It is shown that it is advisable to use the rigid area tool and linearly elastic finite elements to calculate the frequencies in the simulation. The main ranges of fastening stiffness are highlighted, where the effect of using elastic supports is different. It is proposed to determine the stiffness of fastenings according to a given vibration frequency of the equipment. When the equipment is rigidly attached, the relative mass of the equipment does not affect the body bending vibration frequency. With elastic fastening, a greater effect can be achieved with a larger relative weight of the equipment. The effect of using resilient mounts increases with heavier equipment located closer to the centre of the body.
It is shown that the effect of shear admittance of fastenings on the body vibration frequency is within 1 % and may not be considered in the simulation. In the considered example of a wagon body of a suburban electric train, the use of elastic supports allows an increase in the frequency of oscillations of the body by 3–10 %.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.