Особенности конструирования железнодорожного прожектора в программной среде ANSYS

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.