Владимир Георгиевич Сукиасов, кандидат технических наук, доцент
Калининград
Vladimir G. Sukiasov, PhD in Engineering, Associate Professor
Kaliningrad
Сергей Васильевич Федоров, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой теории механизмов и машин и деталей машин
Калининград
Sergey V. Fedorov, Doctor of Engineering, Professor, Head of the Department of Theory of Mechanisms and Machines and Machine Parts
Kaliningrad
Андрей Васильевич Панкратов, главный инженер
Калининград
Andrey V. Pankratov, Chief Engineer
Kaliningrad
Исследуется проблема прочности болтового крепления тягового электродвигателя (ТЭД) при его боковом размещении на тележке трамвайного вагона. Такое размещение создает неблагоприятные условия восприятия болтами действующих нагрузок, что требует детального рассмотрения особенностей напряженного состояния болтов. Построены геометрические модели ТЭД и примыкающих фрагментов тележки, а также сборка на их основе с целью изучения совместного деформирования внешней нагрузкой. Подготовка расчетной модели включает также конечноэлементную дискретизацию, задание свойств материалов и способов фиксации компонентов. Для описания взаимодействия ТЭД с опорными поверхностями тележки использованы условия одностороннего контакта; наличие креплений моделируется посредством предусмотренных для этой цели соединителей, с указанием геометрических параметров болтов и величины предварительной затяжки, что позволяет имитировать условия работы болтовых соединений. Выполнен численный анализ модели в условиях воздействия постоянной и переменной нагрузки. При этом постоянная нагрузка на болты обусловлена их предварительной затяжкой, а также весом ТЭД; переменная нагрузка связана с динамикой движения тележки по рельсовому пути, когда возможны значительные ускорения. На основе вычисленных значений силовых факторов в соединителях рассчитаны параметры напряженного состояния крепежных болтов. Установлено, что наибольшие напряжения испытывает болт крепления ТЭД к нижней горизонтальной опоре, на удалении от центра тяжести. Показано, что в условиях эксплуатационных воздействий существует опасность разрушения болтов по причине несоответствия требованиям прочности. По итогам исследования рекомендованы меры по снижению негативного влияния внешних нагрузок на условия работы элементов креплений.
The strength problem of the traction motor bolted fastening is investigated when it is placed sideways on the tram car bogie. Such arrangement creates unfavorable conditions for the bolts to perceive the acting loads, which requires a detailed consideration of the bolts stress state. Geometrical models of traction motor and adjoining bogie fragments have been constructed, as well as an assembly based on them in order to study their joint strain by an external load. The preparation of the computational model also includes the finite element discretization, setting the material properties and ways of fixing components. To describe the interaction between traction motor and the bogie supporting surfaces, the conditions of one-way contact have been used; the presence of fasteners is simulated by means of connectors provided for this purpose, with indicating the bolts geometric parameters and the preload value, which allows simulating the operating conditions of bolted connections. The numerical analysis of the model under the constant and variable loads application has been done. In this case, the constant load on the bolts is due to their pretension and the traction motor weight; the variable load is caused by the dynamics of the bogie movement along the rail track, when significant accelerations are possible. Based on the obtained force factors values in the connectors, the stress state parameters of the fastening bolts has been calculated. It has been discovered that the bolt of fastening the traction motor to the lower horizontal support, at a distance from the gravity center, is the most stressed. It has been shown that under operational conditions there is a risk of the bolts breakdown due to noncompliance with strength requirements. Based on the study results, the activities to reduce the negative external loads effect on the fasteners working conditions have been proposed.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.