Виявлення закономірностей повздовжньої навантаженості залізничного складу з новими концептами упряжного пристрою

Автор(и)

  • Oleksij Fomin Державний університет інфраструктури та технологій вул. Кирилівська, 9, м. Київ, Україна, 04071, Україна https://orcid.org/0000-0003-2387-9946
  • Alyona Lovska Український державний університет залізничного транспорту пл. Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050, Україна https://orcid.org/0000-0002-8604-1764
  • Oleksandr Kovtun Дунайський інститут Національного університету «Одеська морська академія» вул. Фанагорійська, 9, м. Ізмаїл, Україна, 68601, Україна https://orcid.org/0000-0002-6531-2561
  • Volodymyr Nerubatskyi Український державний університет залізничного транспорту пл. Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050, Україна https://orcid.org/0000-0002-4309-601X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.198660

Ключові слова:

залізничний склад, повздовжня динаміка, динамічна навантаженість, концепт упряжного пристрою, моделювання динаміки

Анотація

Проведено дослідження повздовжньо-динамічної навантаженості залізничного складу при встановленому русі по колії однорідного профілю. Визначено значення повздовжнього навантаження, яке діє на залізничний склад. При цьому розрахунки проведені для поїзда, що складається з 40 однотипних напіввагонів. Величина повздовжнього навантаження при цьому прийнята рівною 1,2 МН. Важливо зазначити, що при збільшенні швидкості руху, а також ваги поїзда, значення повздовжнього навантаження може перевищувати зазначену величину. Це сприяє додатковій навантаженості несучих конструкцій вагонів у складі поїзда і може стати причиною їх пошкоджень. Крім того, значні повздовжньо-динамічні навантаження сприяють порушенню стійкості руху вагонів у складі поїзда.

З метою зменшення повздовжньо-динамічних зусиль в поїзді при експлуатаційних режимах, в тому числі при гальмуванні, запропоновано використання замість типового автозчепного пристрою концепту упряжного пристрою. При цьому гасіння кінетичної енергії удару відбувається за рахунок перетворення її у роботу сил в’язкого опору. Цей опір створюється за рахунок переміщення через дросельні отвори поршня в’язкої рідини за принципом роботи гідравлічного демпфера.

Для обґрунтування використання концепту упряжного пристрою проведено розрахунок за методом визначення сили за зчіпним пристроєм шляхом уявного розділення поїзда на дві частини.

З урахуванням коефіцієнту в’язкого опору, що створюється концептом упряжного пристрою прискорення, яке діє на залізничний склад, склало близько 0,8 м/с2. Тобто використання концепту упряжного пристрою дозволяє знизити повздовжню навантаженість поїзда майже на 30 % у порівнянні з типовою схемою взаємодії локомотива з вагонами.

Проведено розрахунок на міцність штоку концепту упряжного пристрою. Встановлено, що максимальні еквівалентні напруження не перевищують допустимі.

Запропоновані заходи сприятимуть зменшенню динамічної навантаженості залізничного складу при експлуатаційних режимах навантаження. Також впровадження даного концепту сприятиме зменшенню пошкоджень одиниць залізничного складу в експлуатації

Біографії авторів

Oleksij Fomin, Державний університет інфраструктури та технологій вул. Кирилівська, 9, м. Київ, Україна, 04071

Доктор технічних наук, професор

Кафедра «Вагони та вагонне господарство»

Alyona Lovska, Український державний університет залізничного транспорту пл. Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра вагонів

Oleksandr Kovtun, Дунайський інститут Національного університету «Одеська морська академія» вул. Фанагорійська, 9, м. Ізмаїл, Україна, 68601

Кандидат технічних наук

Кафедра загальноінженерних дисциплін

Volodymyr Nerubatskyi, Український державний університет залізничного транспорту пл. Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електроенергетики, електротехніки та електромеханіки

Посилання

  1. Ursulyak, L. V., Shvets, A. O. (2017). Improvement of mathematical models for estimation of train dynamics. Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 6 (72), 70–82. doi: https://doi.org/10.15802/stp2017/118002
  2. Ravlyuk, V., Ravliuk, M., Hrebeniuk, V., Bondarenko, V. (2019). Process features and parametric assessment of the emergence of the excessive wear for the brake pads of freight car bogies. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 708, 012025. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/708/1/012025
  3. Rakshit, U., Malakar, B., Roy, B. K. (2018). Study on Longitudinal Forces of a Freight Train for Different Types of Wagon Connectors. IFAC-PapersOnLine, 51 (1), 283–288. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.05.074
  4. Serajian, R., Mohammadi, S., Nasr, A. (2018). Influence of train length on in-train longitudinal forces during brake application. Vehicle System Dynamics, 57 (2), 192–206. doi: https://doi.org/10.1080/00423114.2018.1456667
  5. Davydov, Y., Keyno, M. (2016). Longitudinal Dynamics in Connected Trains. Procedia Engineering, 165, 1490–1495. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.11.884
  6. Crăciun, C. I., Cruceanu, C. (2018). Longitudinal dynamic force distribution for different hysteretic buffer characteristics. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 444, 042003. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/444/4/042003
  7. Crăciun, C., Dumitriu, M., Cruceanu, C. (2017). Parametric study of the distribution of longitudinal dynamic forces developed in the train body using hysteretic characteristics of Ringfeder buffers. MATEC Web of Conferences, 112, 07011. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711207011
  8. Sharma, S. K. (2018). Multibody analysis of longitudinal train dynamics on the passenger ride performance due to brake application. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-Body Dynamics, 233 (2), 266–279. doi: https://doi.org/10.1177/1464419318788775
  9. Petrenko, V. (2016). Simulation of Railway Vehicle Dynamics in Universal Mechanism Software. Procedia Engineering, 134, 23–29. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.01.033
  10. Wu, Q., Spiryagin, M., Cole, C. (2016). Longitudinal train dynamics: an overview. Vehicle System Dynamics, 54 (12), 1688–1714. doi: https://doi.org/10.1080/00423114.2016.1228988
  11. Kazarinov, V. M. (1981). Avtotormoza. Moscow, 464.
  12. Vershinskiy, S. V., Danilov, V. N., Husidov, V. D. (1991). Dinamika vagona. Moscow, 360.
  13. Babichkov, L. M., Gurskiy, P. A., Novikov, L. P. (1971). Tyaga poezdov i tyagovye raschety. Moscow, 280.
  14. Asadchenko, V. R. (2004). Raschet pnevmaticheskih tormozov zheleznodorozhnogo podvizhnogo sostava. Moscow, 120.
  15. Babaiev, A. M., Dmytriev, D. V. (2007). Pryntsyp diyi, rozrakhunky ta osnovy ekspluatatsiyi halm rukhomoho skladu zaliznyts. Kyiv, 176.
  16. Fomin, O., Lovska, A., Masliyev, V., Tsymbaliuk, A., Burlutski, O. (2019). Determining strength indicators for the bearing structure of a covered wagon's body made from round pipes when transported by a railroad ferry. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (97)), 33–40. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154282
  17. Plakhtii, O., Nerubatskyi, V., Ryshchenko, I., Zinchenko, O., Tykhonravov, S., Hordiienko, D. (2019). Determining additional power losses in the electricity supply systems due to current's higher harmonics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (8 (97)), 6–13. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155672
  18. Fomin, O. (2015). Improvement of upper bundling of side wall of gondola cars of 12-9745 model. Metallurgical and Mining Industry, 1, 45–48.
  19. Lovskaya, A. (2015). Computer simulation of wagon body bearing structure dynamics during transportation by train ferry. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (75)), 9–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.43749
  20. Kondratiev, A. V., Gaidachuk, V. E., Kharchenko, M. E. (2019). Relationships Between the Ultimate Strengths of Polymer Composites in Static Bending, Compression, and Tension. Mechanics of Composite Materials, 55 (2), 259–266. doi: https://doi.org/10.1007/s11029-019-09808-x
  21. Kelrykh, М., Fomin, О. (2014). Perspective directions of planning carrying systems of gondolas. Metallurgical and Mining Industry, 6, 64–67.
  22. Lovska, A. (2018). Simulation of Loads on the Carrying Structure of an Articulated Flat Car in Combined Transportation. International Journal of Engineering & Technology, 7 (4.3), 140. doi: https://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.3.19724
  23. Fomin, O., Gerlici, J., Lovska, A., Kravchenko, K., Prokopenko, P., Fomina, A., Hauser, V. (2019). Durability Determination of the Bearing Structure of an Open Freight Wagon Body Made of Round Pipes during its Transportation on the Railway Ferry. Communications - Scientific Letters of the University of Zilina, 21 (1), 28–34.
  24. Kučera, P., Píštěk, V. (2017). Testing of the mechatronic robotic system of the differential lock control on a truck. International Journal of Advanced Robotic Systems, 14 (5), 172988141773689. doi: https://doi.org/10.1177/1729881417736897
  25. Pistek, V., Klimes, L., Mauder, T., Kucera, P. (2017). Optimal design of structure in rheological models: an automotive application to dampers with high viscosity silicone fluids. Journal of Vibroengineering, 19 (6), 4459–4470. doi: https://doi.org/10.21595/jve.2017.18348
  26. Lukin, V. V., Shadur, L. A., Koturanov, V. I., Hohlov, A. A., Anisimov, P. S. (2000). Konstruirovanie i raschet vagonov. Moscow, 731.
  27. Vatulia, G., Falendysh, A., Orel, Y., Pavliuchenkov, M. (2017). Structural Improvements in a Tank Wagon with Modern Software Packages. Procedia Engineering, 187, 301–307. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.379
  28. Molotnikov, V. Ya. (2017). Tehnicheskaya mehanika. Sankt-Peterburg, 476.
  29. Filatov, Yu. E. (2017). Vvedenie v mehaniku materialov i konstruktsiy. Sankt-Peterburg, 320.
  30. DSTU 7598:2014. Vahony vantazhni. Zahalni vymohy do rozrakhunkiv ta proektuvannia novykh i modernizovanykh vahoniv koliyi 1520 mm (nesamokhidnykh) (2015). Kyiv, 162.
  31. GOST 33211-2014. Vagony gruzovye. Trebovaniya k prochnosti i dinamicheskim kachestvam (2016). Moscow, 54.
  32. BS EN 12663-2. Railway applications. Structural requirements of railway vehicle bodies. Freight wagons (2010). British Standards Document. doi: https://doi.org/10.3403/30152552u

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-04-30

Як цитувати

Fomin, O., Lovska, A., Kovtun, O., & Nerubatskyi, V. (2020). Виявлення закономірностей повздовжньої навантаженості залізничного складу з новими концептами упряжного пристрою. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(7 (104), 33–40. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.198660

Номер

Том 2 № 7 (104) (2020): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Oleksij Fomin, Alyona Lovska, Oleksandr Kovtun, Volodymyr Nerubatskyi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.