Применение методов конечных элементов при изготовлении изделий с помощью аддитивных технологий
Ключевые слова:
эффективность тормозов, истощимость тормозной системы, двухтрубная тормозная система, пневматический редуктор, прототипирование, аддитивные технологии, компьютерное моделирование, метод конечных элементовАннотация
На сегодняшний день актуальным вопросом является повышение эффективности работы пневматических тормозов грузовых поездов и снижение их истощимости при циклических торможениях. Эффективная и безотказная работа тормозной системы грузовых поездов – ключевой вопрос повышения безопасности их движения и увеличения скорости. В связи с многократным ростом скорости движения, а также увеличением массы подвижного состава не модернизировавшаяся более 40 лет тормозная система является главным ограничением для дальнейшего роста скоростей движения и масс подвижного состава из-за невозможности обеспечения требуемой безопасности движения. Также от непродуктивной работы тормозной системы зависит количество отказов колесных пар по причине возникновения ползунов на поверхности катания в связи с истощимостью пневматических тормозов, что может привести к неэффективному отпуску тормозов. Это, в свою очередь, потребует дополнительного простоя отдельных единиц подвижного состава на период обточки колесных пар. Таким образом, существующая тормозная система нуждается в глубокой модернизации. Для достижения этих целей необходимо применение современных аддитивных технологий при прототипировании новых пневматических приборов, но при этом остается открытым вопрос прочности таких изделий. Данная статья посвящена исследованию проблем прочности изделий, изготовленных при помощи аддитивных технологий. При проведении эксперимента была нарушена целостность объекта путем воздействия сжатого воздуха на рабочие поверхности. На основе физических параметров применяемых материалов было проведено имитационное компьютерное моделирование воздействия давления на корпус редуктора при его работе.
Библиографические ссылки
Правила технического обслуживания тормозного оборудования и управления тормозами железнодорожного подвижного состава: утв. Советом по железнодорожному транспорту государств-участников Содружества (протокол от 6-7 мая 2014 г. № 60). Курган : Южн.-Урал. дирекция тяги, 2016. 162 с.
Зарубежный опыт повышения эффективности пневматических тормозов / П.Ю. Иванов, Е.Ю. Дульский, Н.И. Мануилов и др. // Локомотив. 2020. № 11 (767). С. 36–37.
Сравнительный анализ тормозных систем подвижного состава с однотрубным и двухтрубным питанием / П.Ю. Иванов, Е.Ю. Дульский, А.А. Хамнаева и др. // Вестн. Ростов. гос. ун-та путей сообщ. 2020. № 3 (79). С. 35–42.
Пат. 2740624 Рос. Федерация. Двухтрубная тормозная система железнодорожного подвижного состава / П.Ю. Иванов, А.А. Хамнаева, А.М. Худоногов и др. № 2020121882 ; заявл. 26.06.2020 ; опубл. 18.01.2021, Бюл. № 2. 8 с.
Зотов О.Ю., Фролов Д.А. Особенности метода изготовления изделий путем послойного наплавления материала // Ученый XXI века. 2016. № 1 (14). С. 7–11.
Применение аддитивных технологий при проектировании и изготовлении автотормозного оборудования / Н.С. Горбунова, Е.Ю. Дульский, П.Ю. Иванов и др. // Молодая наука Сибири. 2021. № 1 (11). С. 44–50. Электр. журн. URL https://mnv.irgups.ru/en/node/754 (Дата обращения 15.10.2022).
Аддитивные технологии – динамично развивающееся производство / О.Н. Гончарова, Ю.М. Бережной, Е.Н. Бессарабов и др. // Инженерный вестник Дона. 2016. № 4 (43). С. 123.
Эффективность использования аддитивных технологий как альтернативы традиционным субтрактивным технологиям при изготовлении сложных деталей из металла / А.С. Агафонцев, Н.Н. Вовк, Ю.В. Клевнов и др. // Тр. РФЯЦ-ВНИИЭФ. 2017. № 22-2. С. 228–231.
Эттель В.А., Берг А.А., Иванов С.С. Исследование технологии производства деталей сложной конфигурации с помощью аддитивных технологий // Академическая наука - проблемы и достижения : материалы XV междунар. науч.-практ. конф. North Charleston, 2018. С. 41–43.
Исследование комплекса характеристик базовых материалов для FDM-технологии аддитивного синтеза. Физико-механические и теплофизические свойства / Г.Н. Петрова, М.М. Платонов, В.А. Большаков и др. // Пластические массы. 2016. № 5-6. С. 53–58.
Шумейко И.А., Зайченко Н.О. Анализ пластмасс при их выборе для 3D печати модели ветроэнергетической установки // Universum: технические науки. 2021. № 3-1 (84). С. 74–77.
Базуев С.В., Лукашук О.А. Исследование напряженно-деформированного состояния траверсы литейного крана // Молодой ученый. 2020. № 19 (309). С. 5–8.
Galoyan H.A. Geometry modification and analysis of the “butterfly” flexure pivot by the experimental and finite element methods // Mechanics, Machine science, Machine-building : proceedings National Polytechnic University of Armenia. 2020. № 1. P. 48–54.
Тигиев З.И., Хрестусь К.В., Дауров О.Э. Применение метода конечных элементов для решения инженерных задач // Вестн. науч. тр. молодых учёных, аспирантов, магистрантов и студентов ФГБОУ ВО «Горский государственный аграрный университет». 2018. Т. 55. Ч. IV. С. 231–233.
Дульский Е.Ю. Моделирование режимов ИК-энергоподвода в технологии продления ресурса тяговых электрических машин с использованием метода конечных элементов // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2013. № 12 (83). С. 258–263.
Балашов А.В., Маркова М.И. Исследование структуры и свойств изделий, полученных 3D-печатью // Инженерный вестник Дона. 2019. № 1 (52). С. 66.
Дремухин М.А., Наговицин В.Н. Разработка и моделирование неметаллической формообразующей оснастки для изготовления полимерных композиционных рефлекторов спутниковых антенн // Космические аппараты и технологии. 2021. Т. 5. № 4 (38). С. 183–190.
Крылов Д.В. Применение аддитивных технологий при производстве авиационных конструкций // XXIII Туполевские чтения (школа молодых ученых): Междунар. молодёж. науч. конф. Казань, 2017. Т. 1. С. 529–533.
Петров В.М., Безпальчук С.Н., Яковлев С.П. О влиянии структуры на прочность изделий из пластиков, получаемых методом 3D-печати // Вестн. гос. ун-та морск. и речн. флота им. адмирала С.О. Макарова. 2017. Т. 9. № 4. С. 765–776.
Кузнецов А.Е., Соколова В.М. Основные факторы, влияющие на прочность изделий при печати на 3D-принтере // Химия и химическая технология: достижения и перспективы : сб. материалов V Всерос. конф. Кемерово, 2020. С. 118.1–118.5.
