кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
кандидат технических наук;
candidate of technical sciences;
Рассмотрены вопросы влияния вибрационных воздействий массивных деталей на цилиндрическую оболочку котлов вагонов-цистерн. Для этого предлагается подход, реализация которого выполнена на основе теории оболочек. Для определения нагруженности при воздействии вибраций применены уравнения типа Доннелла. Уравнение, основанное на теории пологих цилиндрических оболочек, и уравнение, основанное на полубезмоментной теории оболочек. В качестве подтверждения достоверности получаемых по предложенному подходу результатов был выполнен сравнительный анализ. Дана оценка жесткости замкнутой цилиндрической оболочки, для которой получены экспериментальные значения деформации при воздействии локальной нагрузки. Приведены результаты расчетов на локальную единичную нагрузку замкнутой цилиндрической оболочки методом конечных элементов (МКЭ). Результаты показали удовлетворительную сходимость с данными, полученными экспериментально (на основе расчета). Используя предложенный подход, авторы оценили жесткость цилиндрической части котла в местах установки массивных деталей, что позволило определить значения собственных частот и уровень динамической добавки при различных параметрах конструкции. В качестве примеров рассмотрены оболочки, геометрические параметры которых соответствуют параметрам четырехосных и восьмиосных вагонов-цистерн. Дополнительно построены амплитудно-частотные характеристики деформаций, ускорений и коэффициента динамичности в местах установки массивных деталей. Результаты исследования могут быть использованы для повышения надежности конструкции и улучшения условий эксплуатации котлов вагонов-цистерн.
The problems related to the vibration effects of bulky elements on the cylindrical shell of tank car boilers are considered. To do this, an approach based on the shell theory is proposed. Donnell equations are used to define the loading during vibrations. Equations based on the theories of depressed cylindrical shells and on the polytechnic theory of shells are used. In order to confirm the reliability of the results obtained according to the proposed approach comparative analysis is performed. The rigidity of the attached cylindrical shell is estimated, for which experimental values of deformation under the local load are obtained. The results of calculations for the local single load of a closed cylindrical shell by means of finite element method (FEM) are given. These results show a satisfactory conformity with the data obtained experimentally (based on calculations). Using the proposed technique, the authors evaluated rigidity of the boiler cylindrical part where bulky elements are installed and this makes it possible to define the values of natural frequencies and the level of dynamic addition for various design parameters. Geometrics for tetra axial and eight axial tank cars are used as examples. Additionally, gain-frequency characteristics of deformations, accelerations and dynamic coefficients in the places of bulky elements are presented. Study results can be used to improve the design and the conditions for using tank car boilers.