Mathematical modeling of wheelset oscillations as the basis of the method of acoustic control

Authors

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.20088

Keywords:

wagon, wheelset, vibrodisplacement, acoustic control, diagnostic features

Abstract

This publication argues the need for onboard condition monitoring of the railway car wheelsets in operation. Mathematical modeling of oscillations of the wheelset with short isolated irregularities on the surface of the rolling wheels was offered in the article. To solve the problem was developed three-dimensional finite element model of the wheelset type RU1SH-957. Mathematical modeling conducted in MSC Nastran. In determining the natural of frequencies and waveform of the railway car wheelset, the method Lanczos was applied  as the most effective for most designs. We obtained results that maximum vibrodisplacement take place on the first natural frequency of oscillations of the wheelset wile motion with short isolated roughness on wheel surface. Definitely the speed of the car in which the forced vibrations of the action of periodic forces overlap, and the duration of the shock interaction between wheel and rail is not dependent on the speed of the car and the size of the roughness on the surface of the rolling wheel. The results are used for building acoustic diagnostic model and as boundary conditions in the simulation of field of wheelset noise emissions in undercar space

Author Biographies

Ігор Ернестович Мартинов, Ukrainian State Academy of Railway Transport Sq. Feuerbach 7, Kharkov, Ukraine, 61050

Professor

Department of "Wagons"

В’ячеслав Володимирович Бондаренко, Ukrainian State Academy of Railway Transport Sq. Feuerbach 7, Kharkov, Ukraine, 61050

Ph.D., Associate Professor

Department of "Wagons"

Дмитро Ігорович Скуріхін, Ukrainian State Academy of Railway Transport Sq. Feuerbach 7, Kharkov, Ukraine, 61050

Assistant

Department of "Wagons"

References

  1. Мартинов, І. Е. Підвищення експлуатаційної надійності пасажирських вагонів на основі акустичного контролю колісних пар [Текст] / І. Е. Мартинов, В. В. Бондаренко, Д. І. Скуріхін // Міжнародний інформаційно-технічний журнал «Вагонний парк»: Харків. – 2011. – №6 – С. 36 – 39.
  2. Бондаренко, В. В. Бортова система акустичного контролю колісних пар [Текст] / Бондаренко В. В., Скуріхін Д. І // Залізничний транспорт України. – 2012. - №1. – С. 32-35.
  3. Спосіб дистанційного акустичного контролю рейкового рухомого складу під час руху [Текст] пат. 95863 Україна МПК B61K 9/08 (2006.01), G01S 5/14(2006.01) / Бондаренко В. В., Візняк Р. І., Скуріхін Д. І.; заявник та патентовласник Українська державна академія залізничного транспорту. - № а201005510 ; заяв. 05.05.2010; опублік. 12.09.2011, Бюл № 17/2011 – 5 с.
  4. Кудрявцев, Н. Н. Оценка эксплуатационной нагруженности колесных пар пассажирских вагонов инерционными силами и их нормирование [Текст] / Н. Н. Кудрявцев, Б. В. Бакланов // Исследование неровностей колес пассажирских вагонов: Сб. науч. трудов ВНИИЖТ вып. № 608. – М.: Транспорт, 1979. – С. 88-101.
  5. Образцов, В. Л. Автоматизация технической диагностики колес при движении поезда [Текст] / В. Л. Образцов, В. П. Малышев – М.: Транспорт, 1978. – 48с.
  6. Кривошеев, В. Н. Анализ неровностей на поверхностях катания колес, выявленных методом силового контроля [Текст] / В. Н. Кривошеев // Исследование неровностей колес пассажирских вагонов: Сб. науч. трудов ВНИИЖТ вып. № 608. – М.: Транспорт, 1979. – С. 60-74.
  7. Кудрявцев, Н. Н. Влияние коротких неровностей колес и рельсов на динамические силы и ускорения ходовых частей вагонов [Текст] / Н. Н. Кудрявцев, В. Н. Белоусов, В. М. Сасковец // Влияние неровностей поверхностей катания колес на работу ходовых частей пассажирских вагонов: Сб. науч. трудов ВНИИЖТ вып. № 610. – М.: Транспорт, 1981. – С. 4-22.
  8. Голуб, Дж. Матричные вычисления [Текст] / Дж. Голуб, Ч. Ван Лоун – М.: «Мир», 1999. – 548 с.
  9. Інструкція з огляду, обстеження, ремонту та формування вагонних колісних пар [Текст] : ЦВ-ЦЛ-0062. – затв. «Укрзалізниця» 01.04.05. – вид. офіц. – К.: ТОВ «НВП Поліграфсервіс», 2006. – 102 с.
  10. Southern, C. Floor standing detectors WCM and RailBAM [Текст] / C. Southern, O. Kopke // The Permanent Way Institution. – 2002. - № 4. - С. 361 – 368.
  11. Judge, T. Remote monitoring of the technical state [Теxt] T. Judge // Railway Age. - 2008. - № 8. – С. 33 – 36.
  12. Martynov, I. E., Bondarenko, V. V., Skurikhin D. I. (2011). Increasing the operational reliability of passenger cars based on acoustic monitoring bogies. International Journal of Information Technology “Vagonnyiy park”, № 6, 36 - 39.
  13. Bondarenko, V. V., Skurikhin D. I. (2012) Onboard acoustic control system wheelsets. Railway Transport of Ukraine, № 1, 32-35.
  14. Bondarenko, V. V., Vizniak, R. I., Skurikhin, D. I. (2011). Method of remote acoustic monitoring railway rolling stock during motion. Pat. 95863 Ukraine IPC B61K 9/08 (2006.01), G01S 5/ 14 (2006.01) The applicant and the patentee Ukrainian State Academy of Railway Transport, № a201005510; applications. 05.05.2010 ; Publish. 12.09.2011, Bull number 17 /2011, 5.
  15. Kudryavtsev, N. N., Baklanov, B. V. (1979). Evaluation of operational loading of wheel pairs of passenger cars inertial forces and rationing. Investigation of irregularities wheels of passenger cars, VNIIZhT works Moscow, 608, 88-101.
  16. Obraztsov, V. L., Malyshev, V. P. (1978) Automation of technical diagnostics wheels when moving train. Moscow, Transport, 48.
  17. Krivosheev, V. N. (1979) Analysis of irregularities on the wheel roll surface revealed by the power control. Research irregularities wheels of passenger cars. VNIIZhT works Moscow, 608, 60-74.
  18. Kudryavtsev, N. N., Belousov, V. N., Saskovets, V. M. (1981). Effect of short irregularities wheels and rails on the dynamic force and acceleration running parts cars. Influence of surface irregularities skating wheels to work running parts of passenger cars. VNIIZhT works, Moscow, 610, 4-22.
  19. Gene, H., Golub, Charles, F., Van, Loan (1999). Matrix computations. Publishing house Mir, Moscow, 548.
  20. Instructions given, inspection, repair and formation of wagon bogies CV-CL-0062 (2006) “UZ” 01.04.05.,”NPP Polygraphservice”, 102.
  21. Southern, C. (2002) Floor standing detectors WCM and RailBAM. The Permanent Way Institution № 4. 361 – 368.
  22. Judge, T. (2008) Remote monitoring of the technical state. Railway Age №8. 33 – 36.

Published

2014-02-04

How to Cite

Мартинов, І. Е., Бондаренко, В. В., & Скуріхін, Д. І. (2014). Mathematical modeling of wheelset oscillations as the basis of the method of acoustic control. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(7(67), 22–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.20088

Issue

Section

Applied mechanics