Обґрунтування впровадження sin-балок в несучу конструкцію напіввагона

Автор(и)

  • С.В. Панченко Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-7626-9933
  • О.В. Фомін Державний університет інфраструктури та технологій, м. Київ , Ukraine https://orcid.org/0000-0003-2387-9946
  • Г.Л. Ватуля Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків , Ukraine https://orcid.org/0000-0002-3823-7201
  • А.О. Ловська Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-8604-1764
  • М.В. Павлюченков Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0542-7284
  • А.В. Рибін Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-4430-8018

DOI:

https://doi.org/10.31498/2225-6733.42.2021.240690

Ключові слова:

транспортна механіка, напіввагон, несуча конструкція, SIN-балка, міцність рами, динамічна навантаженість

Анотація

Проведено наукове обґрунтування впровадження SIN-балок в несучу конструкцію універсального напіввагона. Дослідження проведені стосовно напіввагона моделі 12-757 побудови ПАТ «Крюківський вагонобудівний завод». Використання
SIN-балок в якості основних несучих елементів рами сприяє зменшенню її маси на 6% у порівнянні з рамою вагона-прототипу. Здійснено розрахунок на міцність рами напіввагона з SIN-балками в якості несучих елементів. При цьому використано програмний комплекс SolidWorks Simulation, який реалізує метод скінчених елементів. В якості скінчених елементів застосовані просторові ізопараметричні тетраедри. Встановлено, що максимальні еквівалентні напруження виникають в зоні взаємодії хребтової балки зі шворневою та складають близько 335,3 МПа і не перевищують допустимі. Максимальні переміщення зосереджені в центральній частині рами та склали близько 29,0 мм. Визначено основні показники динаміки несучої конструкції напіввагона. Розрахунок здійснений за умови руху напіввагона у порожньому стані стиковою нерівністю, як випадку найбільшої навантаженості несучої конструкції. При проведенні розрахунків враховувалися параметри ресорного підвішування візка моделі 18-100. При цьому дослідження проведені у плоскій системі координат. Розв’язок диференціальних рівнянь руху проведений в програмному комплексі MathCad. Розрахунок здійснений за методом Рунге-Кутта. Встановлено, що показники динаміки напіввагона знаходяться у допустимих межах. Максимальні прискорення кузова напіввагона в центрі мас складають 4,8 м/с². Прискорення візків дорівнюють 5,7 м/с². При цьому оцінка ходу напіввагона є «відмінною». Проведені дослідження сприятимуть створенню інноваційних конструкцій вагонів, зменшенню витрат на їх виготовлення, а також підвищенню ефективності функціонування залізничного транспорту

Біографії авторів

С.В. Панченко , Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків

Доктор технічних наук, професор

О.В. Фомін , Державний університет інфраструктури та технологій, м. Київ

Доктор технічних наук, професор

Г.Л. Ватуля , Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків

Доктор технічних наук, професор

А.О. Ловська , Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків

Доктор технічних наук, доцент

М.В. Павлюченков , Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків

Кандидат технічних наук, доцент

А.В. Рибін , Український державний університет залізничного транспорту, м. Харків

Старший викладач

Посилання

Перелік використаних джерел (ДСТУ):

Hecht Markus. Innovative rail freight wagons - A precondition to increase the market-share of rail freight / Markus Hecht // Archives of Transport. – 2015. – Vol. 29 (1). – Pp. 17-26. – Mode of access: https://doi.org/10.5604/08669546.1146959.

Krasoń Wiesław. Innovative Project of Prototype Railway Wagon and Intermodal Transport System / Wiesław Krasoń, Tadeusz Niezgoda, Michał Stankiewicz // Transportation Research Procedia. – 2016. – Vol. 14. – Pp. 615-624. – Mode of access: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2016.05.307.

The next generation material for lightweight railway car body structures: Magnesium alloys / Woo Geun Lee, Jung-Seok Kim, Seung-Ju Sun, Jae-Yong Lim // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. – 2016. – Vol. 232. – Iss. 1. – Pp. 25 – 42. – Mode of access: https://doi.org/10.1177/0954409716646140.

Improvement of the open wagon for cargoes which imply loading with a «hat» / A. Reidemeister, L. Muradian, V. Shaposhnyk, O. Shykunov, O. Kyryl’chuk, V. Kalashnyk // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 985, 012034. – Pp. 1-7. – Mode of access: https://doi.org/10.1088/1757-899X/985/1/012034.

Antipin D.Ya. Justification of a Rational Design of the Pivot Center of the OpenTop Wagon Frame by means of Computer Simulation / D.Ya. Antipin, D.Yu. Racin, S.G. Shorokhov // Procedia Engineering. – 2016. – Vol. 150. – Pp. 150-154. – Mode of access: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.738.

Haraka S.S. Structural dynamic analysis of freight railway wagon using finite element method / S.S. Haraka, S.C. Sharma, S.P. Harshaa // Procedia Materials Science. – 2014. – Vol. 6. – Pp. 1891-1898. – Mode of access: https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.07.221.

Fomin O. Improvements in passenger car body for higher stability of train ferry / O. Fomin, A. Lovska // Engineering Science and Technology an International Journal. – 2020. – Vol. 23. – Iss. 6. – Pp. 1455-1465. – Mode of access: https://doi.org/10.1016/j.jestch.2020.08.010.

Lovska Alyona. A new fastener to ensure the reliability of a passenger coach car body on a railway ferry / Alyona Lovska, Oleksij Fomin // Acta Polytechnica. – 2020. – Vol. 60. – Iss. 6. – Pp. 478-485. – Mode of access: https://doi.org/10.14311/AP.2020.60.0478.

Dynamic load modelling within combined transport trains during transportation on a railway ferry / A. Lovska, O. Fomin, V. Píštěk, P. Kučera // Applied Science. – 2020. – № 10, 5710. – Pp. 1-15. – Mode of access: https://doi.org/10.3390/app10165710.

Lovska A.O. Computer simulation of wagon body bearing structure dynamics during transportation by train ferry / A.O. Lovska // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2015. – № 3. – Pp. 9-14. – Mode of access: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.43749.

Experimental confirmation of the theory of implementation of the coupled design of center girder of the hopper wagons for iron ore pellets / O. Fomin, I. Kulbovskiy, E. Sorochinska, S. Sapronova, O. Bambura // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2017. – Vol. 5, № 1 (89). – Pp. 11-19. – Mode of access: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109588.

Fomin Oleksij. Establishing patterns in determining the dynamics and strength of a covered freight car, which exhausted its resource / Oleksij Fomin, Alyona Lovska // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2020. – Vol. 6. № 7 (108). – Pp. 21-29. – Mode of access: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217162.

Rationalization of cross-sections of the composite reinforced concrete span structure of bridges with a monolithic reinforced concrete roadway slab / G.L. Vatulia, O.V. Lobiak, S.V. Deryzemlia, M.A. Verevicheva, Ye.F. Orel // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – Vol. 664, 012014. – Pp. 1-9. – Mode of access: https://doi.org/10.1088/1757-899X/664/1/012014.

Vatulia G. Optimization of the truss beam. Verification of the calculation results / G. Vatulia, S. Komagorova, M. Pavliuchenkov // MATEC Web of Conferences. – 2018. – Vol. 230, 02037. – Pp. 1-8. – Mode of access: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823002037.

ДСТУ 7598:2014. Вагони вантажні. Загальні вимоги до розрахунків та проектування нових і модернізованих вагонів колії 1520 мм (несамохідних). – Введ. 2015-07-01. – Київ, 2015. – 162 с.

ГОСТ 33211-2014. Вагоны грузовые. Требования к прочности и динамическим качест-вам. – Введ. 2016-07-01. – M. : Стандартинформ, 2016. – 54 с.

Дьомін Ю.В. Основи динаміки вагонів / Ю.В. Дьомін, Г.Ю. Черняк. – К. : КУЕТТ, 2003. – 269 с.

The concept of the organization of interaction of elements of military radio communication systems / І.О. Romanenko, A.V. Shyshatskyi, R.M. Zhyvotovskyi, S.M. Petruk // Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України. – 2017. – № 1. – Pp. 97-100. – Mode of access: https://doi.org/10.30748/nitps.2017.26.20.

Calculation of loads on carrying structures of articulated circular-tube wagons equipped with new draft gear concepts / Alyona Lovska, Oleksij Fomin, Pavel Kučera, Václav Píštěk // Applied Science. – 2020. – Vol. 10. – 7441. – Pp. 1-11. – Mode of access: https://doi.org/10.3390/app10217441.

The improvement of method for the multi-criteria evaluation of the effectiveness of the control of the structure and parameters of interference protection of special-purpose radio communication systems / A. Minochkin, A. Shyshatskyi, V. Hasan, A. Hasan, A. Opalak, A. Hlushko, O. Demchenko, A. Lyashenko, O. Havryliuk, S. Ostapenko // Technology Audit and Production Reserves. – 2021. – Vol. 4, № 2 (60). – Pp. 22-27. – Mode of access: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.235465.

References:

Hecht Markus. Innovative rail freight wagons – A precondition to increase the market-share of rail freight. Archives of Transport, 2015, vol. 29 (1), pp. 17-26. doi: 10.5604/08669546.1146959.

Krasoń Wiesław, Niezgoda Tadeusz, Stankiewicz Michał. Innovative Project of Prototype Railway Wagon and Intermodal Transport System. Transportation Research Procedia, 2016, vol. 14, pp. 615-624. doi: 10.1016/j.trpro.2016.05.307.

Woo Geun Lee, Jung-Seok Kim, Seung-Ju Sun, Jae-Yong Lim. The next generation material for lightweight railway car body structures: Magnesium alloys. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 2016, vol. 232, iss. 1,

pp. 25-42. doi: 10.1177/0954409716646140.

Reidemeister A., Muradian L., Shaposhnyk V., Shykunov O., Kyryl’chuk O., Kalashnyk V. Improvement of the open wagon for cargoes which imply loading with a «hat». IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 985, 012034, pp. 1-7. doi: 10.1088/1757-899X/985/1/012034.

Antipin D.Ya., Racin D.Yu., Shorokhov S.G. Justification of a Rational Design of the Pivot Center of the OpenTop Wagon Frame by means of Computer Simulation. Procedia Engineering, 2016, vol. 150, pp. 150-154. doi: 10.1016/j.proeng.2016.06.738.

Haraka S.S., Sharma S.C., Harshaa S.P. Structural dynamic analysis of freight railway wagon using finite element method. Procedia Materials Science, 2014, vol. 6, pp. 1891-1898. doi: 10.1016/j.mspro.2014.07.221.

Fomin O., Lovska A. Improvements in passenger car body for higher stability of train ferry. Engineering Science and Technology an International Journal, 2020, vol. 23, issue 6, pp. 1455-1465. doi: 10.1016/j.jestch.2020.08.010.

Lovska Alyona, Fomin Oleksij. A new fastener to ensure the reliability of a passenger coach car body on a railway ferry. Acta Polytechnica, 2020, vol. 60, iss. 6, pp. 478-485. doi: 10.14311/AP.2020.60.0478.

Lovska A., Fomin O., Píštěk V., Kučera P. Dynamic load modelling within combined transport trains during transportation on a railway ferry. Applied Science, 2020, no. 10, 5710, рр. 1-15. doi: 10.3390/app10165710.

Lovska A.O. Computer simulation of wagon body bearing structure dynamics during transportation by train ferry. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2015, no. 3, pp. 9-14. doi: 10.15587/1729-4061.2015.43749.

Fomin O., Kulbovskiy I., Sorochinska E., Sapronova S., Bambura O. Experimental confirmation of the theory of implementation of the coupled design of center girder of the hopper wagons for iron ore pellets. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2017, vol. 5, no. 1 (89), pp. 11-19. doi: 10.15587/1729-4061.2017.109588.

Fomin Oleksij, Lovska Alyona. Establishing patterns in determining the dynamics and strength of a covered freight car, which exhausted its resource. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2020, vol. 6, no. 7 (108), pp. 21-29. doi: 10.15587/1729-4061.2020.217162.

Vatulia G.L., Lobiak O.V., Deryzemlia S.V., Verevicheva M.A., Orel Ye.F. Rationalization of cross-sections of the composite reinforced concrete span structure of bridges with a monolithic reinforced concrete roadway slab. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, vol. 664, 012014, pp. 1-9. doi: 10.1088/1757-899X/664/1/012014.

Vatulia G., Komagorova S., Pavliuchenkov M. Optimization of the truss beam. Verification of the calculation results. MATEC Web of Conferences, 2018, vol. 230, 02037, pp. 1-8. doi: 10.1051/matecconf/201823002037.

DSTU 7598:2014. Vagoni vantazhnі. Zagalnі vimogi do rozrahunkіv ta proektuvannya novih і modernіzovanih vagonіv kolії 1520 mm (nesamohіdnih) [State standart 7598: 2014. Freight cars. Zagalnі vimogi do rozrahunkіv ta proektuvannya new and modernіzovanih vagonіv kolії 1520 mm (nesamohіdnih)]. Kyiv, 2015. 162 p. (Ukr.)

GOST 33211-2014. Vagony gruzovye. Trebovaniya k prochnosti i dinamicheskim kachestvam [State standart 33211-2014. Freight cars. Requirements for durability and dynamic qualities]. Moskva: Standartinform, 2016. 54 p. (Rus.)

Domіn Yu.V., Chernyak G.Yu. Osnovi dinamіki vagonіv [Fundamentals of Carriage Dynamics]. Kyiv, KUETT Publ., 2003. 269 p. (Ukr.)

Romanenko І.О., Shyshatskyi A.V., Zhyvotovskyi R.M., Petruk S.M. The concept of the organization of interaction of elements of military radio communication systems. Nauka і tekhnіka Povіtrianikh Sil Zbroinikh Sil Ukraїni – Science and Technology of the Air Force of the Armed Forces of Ukraine, 2017, no. 1, pp. 97-100. doi: 10.30748/nitps.2017.26.20.

Alyona Lovska, Oleksij Fomin, Pavel Kučera, Václav Píštěk. Calculation of loads on carrying structures of articulated circular-tube wagons equipped with new draft gear concepts. Applied Science, 2020, vol. 10, 7441, pp. 1-11. doi: 10.3390/app10217441.

Minochkin A., Shyshatskyi A., Hasan V., Hasan A., Opalak A., Hlushko A., Demchenko O., Lyashenko A., Havryliuk O., Ostapenko S. The improvement of method for the multi-criteria evaluation of the effectiveness of the control of the structure and parameters of interference protection of special-purpose radio communication systems. Technology Audit and Production Reserves, 2021, vol. 4, no. 2 (60), pp. 22-27. doi: 10.15587/2706-5448.2021.235465.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-05-27

Номер

Розділ

273 Залізничний транспорт