Стенд для испытаний крупногабаритных конструкций
В.Г. ШЕВЧЕНКО, канд. техн, наук, Е.В. МУРАВЛЁВ, АО «ВНИКТИ», г. Коломна
Учитывая рост требований заказчиков к качеству изготовления железнодорожной продукции, специалисты Научно-исследовательского и конструкторско-технологического института подвижного состава (АО «ВНИКТИ») решили провести комплекс мероприятий по повышению конкурентоспособности испытательной базы института, созданной в период 1956 — 2005 гг.
Это было успешно реализовано в рамках инвестпроекта, одобренного правлением ОАО «РЖД», в 2014 — 2015 гг. Была разработана, построена и введена в эксплуатацию автоматизированная установка для циклических ресурсных (на усталость) испытаний, позволяющая моделировать и осуществлять пространственное нагружение в ЗО-плоскостях всей линейки крупногабаритных несущих конструкций (главных рам, рам тележек, промежуточных рам и балок) локомотивов, вагонов, специального подвижного состава и инфраструктуры.
Стенд (см. рисунок) представляет собой сейсмоизолированную платформу с закрепленным на ней рабочим столом размером 9000x7000 мм. На рабочем столе установлен пространственный силовой каркас с закрепленными на нем силовыми гидроцилиндрами (8 шт.) с возможностью воспроизведения в трех координатах нагрузки от 120 до 400 кН, с различной формой нагружения, в том числе с воспроизведением случайных эксплуатационных процессов в диапазоне частот 0,1... 50 Гц с обратной связью по нагрузке и перемещению. Краткие технические параметры стенда приведены в таблице.
Аппаратное и программное обеспечение стенда основано на инновационной концепции человеко-машинного интерфейса (пере-мещаемо-фиксируемые диалоговые окна).
Контроллер имеет высокую гибкость, позволяющую быстро изменять конфигурацию испытания с минимальной потерей времени испытания. При компоновке силовых приводов программное обеспечение конфигурирования позволяет быстро и легко сопоставить их с надлежащей испытательной группой.
Система управления обеспечивает:
> управление по нагрузке и перемещению (обратная связь);
> задание величины постоянной и переменной составляющих цикла нагрузки и перемещения по каждому каналу нагружения раздельно;
> задание любой формы сигнала нагружения, включая случайный, по каждому каналу;
> вывод на экран монитора заданной частоты и количества отработанных циклов;
> варьирование фазы, частоты нагружения по каждому каналу;
> вывод на экран монитора осциллограммы нагружения по каждому каналу;
> сохранение полученной информации.
При установке дополнительных модулей система управления позволяет воспроизводить записанные массивы данных, полученных в результате ходовых динамико-прочностных испытаний.
По своим техническим параметрам (аппаратно-программное управление, количество силовых гидроцилиндров, размеры рабочего стола, габаритные размеры объектов испытаний, номенклатура объектов испытаний железнодорожного транспорта, независимое варьирование по частоте, фазе и форме нагружения) и по технической оснащенности (гидравлическая коммутационная система, сервоклапаны, насосные масло-станции, система охлаждения) стенд является одним из лучших образцов испытательного оборудования.
Применение этого стенда позволило повысить качество и скорость проведения испытаний, увеличить объемы проводимых испытаний, что обеспечило повышение безопасности использования эксплуатируемого и вновь проектируемого подвижного состава.
Были проведены исследовательские и сертификационные испытания на сопротивление усталости рам тележек тепловозов ТЭПЗЗА, ТЭП70БС, ТГМ4, ТЭМ9, ТЭМ7, промежуточной рамы тепловоза ТЭМ7, рамы тележки электровоза ЭП2К, а также соединительной балки автономного вагона для вывоза засорителей.
Ввод в эксплуатацию указанного стенда АО «ВНИКТИ» позволяет оказывать высокоинтеллектуальные научно-технические услуги отечественным и зарубежным производителям железнодорожного транспорта и инфраструктуры. Предполагается последующая аккредитация АО «ВНИКТИ» по изложенным видам испытаний на соответствие европейским и международным нормам.
