Прогнозирование остаточного ресурса вагона хоппер-дозатора после длительной эксплуатации с учетом фактических физикомеханических характеристик материала несущей конструкции

Abstract

Разработана процедура прогнозирования остаточного ресурса несущей конструкции специального вагона хоппер-дозатора после длительной эксплуатации. Процедура включает следующие этапы: изучение технической документации, условий эксплуатации, анализ информации по проведению технических освидетельствований и ремонтов вагонов хоппер-дозаторов; разработка диагностических карт кузова и рамы вагона, выполнение визуального контроля, измерение толщин элементов конструкции, контроль сварных швов и основного металла, отбраковка вагонов, а также отбор образца с худшим техническим состоянием для проведения испытаний; разработка компьютерных моделей и выполнение виртуальных испытаний вагона с учетом фактических значений толщин элементов конструкции для определения соответствия деградированной конструкции требованиям актуальной нормативной документации; проведение натурных контрольных испытаний несущей конструкции вагона при характерных режимах нагружения (соударение вагонов, имитация поездного режима, загрузка/разгрузка, ресурсные при многократных продольных ударах в автосцепное устройство); анализ результатов расчетов и испытаний, установление проблемных зон несущей конструкции, разработка схемы вырезки образцов для исследования материала несущей конструкции; определение химического состава и фактических физико-механических свойств материала несущей конструкции вагона после длительной эксплуатации; оценка ее остаточного ресурса. В рамках процедуры предложена расчетно-экспериментальная методика оценки ресурса, отличающаяся учетом условий и интенсивности эксплуатации специального вагона, фактических физико-механических характеристик его несущей конструкции, а также результатов проведенных виртуальных и натурных испытаний. Приведены результаты виртуальных и экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния несущей конструкции вагона, а также исследования физико-механических свойств материала несущей конструкции после длительной эксплуатации. Установлено, что конструкция соответствует актуальным нормативным требованиям. Выполнена оценка остаточного ресурса несущей конструкции вагона после 50 лет эксплуатации. Установлено, что остаточный ресурс составляет не менее 11 лет.

Procedure of prediction of a residual resource of a bearing structure of the special railway car hopper-batcher after long- term service has been developed. The procedure includes following steps: study of engineering data, operating conditions and analyzing the technical tests and repair information; development the diagnostic charts for body and frame, visual control and thickness measuring of the construction elements, control of weld seams and body metal, car screening and test sampling the worst technical condition parts; development of computer models and virtual testing of the carriage, taking into consideration real thickness of construction elements, in order to determine the relevance of degraded structure to the requirements of actual engineering data; loaded testing of the car bearing structure; analysis of the results of calculations and tests, determining the problem areas on the bearing structure, developing sampling scheme and sampling for chemical and physical-mechanical properties of the bearing construction material; investigation of chemical and physical-mechanical properties of the bearing construction material having long-term operational life; experiment-calculated evaluation of residual in-use utility for the bearing construction of the car, taking into account real test data and established properties of the material. The calculation-experimental technique of an estimation of the resource, differing by the account of conditions and intensity of service of the special railway car, actual physicomechanical properties of its bearing structure, and also results of the spent virtual and natural tests is offered. Results of virtual and experimental researches of the stress-strain condition of a bearing structure of the car are shown, and also research of physical and mechanical properties of a material of a bearing structure after long-term service has been resulted. It has been established, that the construction corresponds to actual standard requirements. The estimation of a residual resource of a bearing structure of the car after 50 years of service has been executed. It has been established the residual resource makes not less than 11 years.