Optimization of the Design of the Windows of the Hulls of the Traction Motor NB-514 of the Electric Locomotives of the «Ermak» Series by the Finite Element Method

The mechanical stresses arising at natural and forced vibrations of the frame of traction engine NB-514 of alternating current electric locomotives in the area of the emerging crack between the inspection and ventilation windows of the frame of traction engine NB-514 are considered by the finite element method. It is shown that the maximum mechanical stresses occur in the corners of the windows and can be almost 2 times reduced by correcting the shape of the windows. The grid convergence of calculations is considered, which does not strongly affect the calculations on reduction of mechanical stresses at window shape correction. The obtained data show the possibility of structural optimization with the help of high-quality models - digital twins.

1. Российская Федерация. Правительство. Об утверждении Стратегии развития транспортного машиностроения Российской Федерации на период до 2030 года и плана мероприятий по ее реализации: распоряжение Правительства Российской Федерации от 17.08.2017 № 1756-р. – Текст: непосредственный.

2. ОАО «Российские железные дороги». Об утверждении стратегии научнотехнологического развития холдинга "РЖД" на период до 2025 года и на перспективу до 2030 года: распоряжение от 17 апреля 2018 года № 769/р (Белая книга).

3. Тушканов, Б. А., Пушкарев, Н. Г., Позднякова, Л. А. Электровоз ВЛ-85: руководство по эксплуатации. – М.: Маршрут, 1992. — 480 с.

4. Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К): руководство по эксплуатации / Новочеркасский электровозостроительный завод. – Новочеркасск, 2007. – Т. 1. – 635 с.; Т. 2. – 640 с.

5. Зенкевич, О. К. Метод конечных элементов в технике: Пер. с англ. / О. К. Зенкевич; под ред. Б. Е. Победри. – М.: Мир, 1975. – 541 с.: ил.; 22 см. – Библиогр.: с. 7–25, 28–29.

6. Каменев, С. В. Основы метода конечных элементов в инженерных приложениях: учебное пособие. – Оренбург: ОГУ, 2019. – 110 с. 7. Рычков, С. П. Моделирование конструкций в среде Femap with NX Nastran. – М.: ДМК Пресс, 2013. – 784 с.: ил. ISBN 978-5-94074-638-6.

7. Рудаков, К. Н. Геометрическое и конечно-элементное моделирование конструкций. – К.: КПИ, 2011. – 317 с., ил.

8. Портной А. Ю., Мельниченко О. В., Селедцов К. П., Линьков А. О., Яговкин Д. А., Шрамко С. Г., Грузин Г. Г. О вибрации колесно-моторного блока вследствие взаимодействия колеса с рельсом и работы зубчатой передачи электровоза 3ЭС5К в условиях горно-перевального участка. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 3. С. 527–547. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-3-527-547