Особенности конструирования железнодорожного прожектора в программной среде ANSYS

С. Р. Абульханов

Аннотация


В статье изложены результаты определения собственных частот конструкции прожектора электровоза серии ВЛ с помощью программной системы конечно-элементного анализа ANSYS. Для анализа виброустойчивости конструкции была разработана твёрдотельная модель прожектора, имеющая физико-технические параметры составляющих конструкции и геометрические размеры реального прожектора. В качестве источника света лобового фонаря использовались лампа накаливания и светодиоды. Для светодиода сконструирован патрон из керамического материала, предотвращающего тепловые деформации подложки. Количество светодиодов было выбрано, исходя из светотехнических требований к осветительным приборам на Российской железной дороге. Анализ твёрдотельных моделей прожектора, использующего в качестве источника света лампу накаливания и светодиоды, показал, что конструкция прожектора со светодиодами имеет вес на 900 граммов больший, чем прожектор с лампой накаливания. Полученные величины собственных частот были сопоставлены с частотами периодических вибраций, которые испытывает железнодорожный подвижной состав. Для частот вибраций, возможных на железнодорожных локомотивах, были определены деформации двух конструкций прожектора, которые показали, что недостатки присущи обеим конструкциям. При использовании в качестве источника света лампы накаливания собственные частоты конструкции способствуют разрушению колбы лампы, как на верхних, так и на низких частотах, присущих спектру вибраций локомотива. В случае использования светодиодов в прожекторе характер деформаций конструкции указывает на необходимость уменьшения массы её компонентов при сохранении необходимой жёсткости. Проведённый анализ позволил выявить направления развития конструкции прожектора, обеспечивающие повышение виброустойчивости прожектора со светодиодным источником света: применение рёбер жёсткости и облегчающих пазов.


Ключ. слова


Прожектор электровоза; собственные частоты конструкции; безаварийный срок эксплуатации; периодические вибрации; источник света; светодиоды

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Doskolovich L.L., Kazansky N.L., Kharitonov S.I., Soifer V.A. A method of designing diffractive optical elements focusing into plane areas // Journal of Modern Optics. 1996. V. 43, no. 7. P. 1423-1433. DOI: 10.1080/095003496155292

2. Абульханов С.Р. Построение аутентичной 3-D модели лобового фонаря электровоза серии ВЛ // Вестник СамГУПС. 2012. № 3(17). С. 81-86.

3. Голуб М.А., Казанский Н.Л., Сисакян И.Н., Сойфер В.А. Формирование эталонных волновых фронтов элементами компьютерной оптики // Компьютерная оптика. 1990. № 7. С. 3-26.

4. Волков А.В., Казанский Н.Л., Успленьев Г.В. Экспериментальное исследование светотехнических устройств с ДОЭ // Компьютерная оптика. 1999. № 19. С. 137-142.

5. Казанский Н.Л., Сойфер В.А., Харитонов С.И. Математическое моделирование светотехнических устройств с ДОЭ // Компьютерная оптика. 1995. № 14-15, ч. 2. С. 107-116.

6. Досколович Л.Л., Казанский Н.Л., Харитонов С.И. Проектирование светотехнических устройств с ДОЭ // Компьютерная оптика. 1998. № 18. С. 91-96.

7. Moiseev M.A., Doskolovich L.L., Kazanskiy N.L. Design of high-efficient freeform LED lens for illumination of elongated rectangular regions // Optics Express. 2011. V. 19, no. S3. P. A225-A233. DOI: 10.1364/oe.19.00a225

8. Голуб М.А., Казанский Н.Л., Сисакян И.Н., Сойфер В.А. Вычислительный эксперимент с элементами плоской оптики // Автометрия. 1988. № 1. С. 70-82.

9. Казанский Н.Л. Исследовательский комплекс для решения задач компьютерной оптики // Компьютерная оптика. 2006. № 29. С. 58-77.

10. Казанский Н.Л. Исследовательско-технологический центр дифракционной оптики // Известия Самарского научного центра РАН. 2011. Т. 13, № 4(1). С. 54-62.

11. Абульханов С.Р., Лопатин Е.В. Виброустойчивость конструкции лобового фонаря электровоза серии ВЛ // Вестник Транспорта Поволжья. 2013. № 6(42). С. 30-36.

12. Doskolovich L.L., Kazanskiy N.L., Soifer V.A., Kharitonov S.I., Perlo P. A DOE to form a line-shaped directivity diagram // Journal of Modern Optics. 2004. V. 51, no. 13. P. 1999-2005. DOI: 10.1080/09500340410001669372

13. Doskolovich L.L., Kazanskiy N.L., Kharitonov S.I., Perlo P., Bernard S. Designing reflectors to generate a line-shaped directivity diagram // Journal of Modern Optics. 2005. V. 52, no. 11. P. 1529-1536. DOI: 10.1080/09500340500058082

14. Doskolovich L.L., Kazanskiy N.L., Bernard S. Designing a mirror to form a lineshaped directivity diagram // Journal of Modern Optics. 2007. V. 54, no. 3-4. P. 589-597. DOI: 10.1080/0950034060102186


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/1998-6629-2014-0-5-4(47)-14-20

Ссылки

  • Ссылки не определены.


© Вестник СГАУ, 2015

 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533