Визначення динамічної навантаженості та міцності несучої конструкції критого вагона при веденні з нього вогняної дії

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
  • Viktoria Kudelya Український державний університет залізничного транспорту пл. Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050, Україна https://orcid.org/0000-0002-0331-0018
  • Iryna Smyrnova Дунайський інститут Національного університету “Одеська морська академія” вул. Фанагорійська, 9, м. Ізмаїл, Україна, 68607, Україна https://orcid.org/0000-0002-8604-1764

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.208407

Ключові слова:

критий вагон, несуча конструкція, динамічна навантаженість, міцність конструкції, модальний аналіз, транспортна механіка

Анотація

Проведено удосконалення несучої конструкції критого вагона для можливості ведення вогняної дії з нього при русі. В якості прототипу обрано критий вагон моделі 11–217. Для ведення вогняної дії у вертикальній площині запропоновано використання розсувного даху, який складається з ролетів, що пересуваються за допомогою пневматичного або гідравлічного приводу. Для розміщення військової техніки у критому вагоні на його рамі передбачені опорні сектори.

З метою визначення динамічної навантаженості критого вагона при веденні вогняної дії проведено математичне моделювання. Розв’язок математичної моделі здійснений в програмному комплексі MathCad. Визначено залежність прискорень несучої конструкції критого вагона від сили віддачі бойового устаткування, розміщеного на ньому. Встановлено, що для дотримання показників динаміки в межах допустимих бойове устаткування повинно мати максимальну віддачу при пострілі близько 3,2 кН. Максимальні прискорення, які діють на несучу конструкцію критого вагона у вертикальній площині складають близько 6 м/с2. В зонах взаємодії кузова з візками максимальні прискорення дорівнюють близько 9,5 м/с2, а прискорення візків – 10 м/с2. Для зменшення динамічної навантаженості несучої конструкції критого вагона запропоновано використання в’язкого зв’язку між опорними секторами та рамою. Визначено залежність прискорень від коефіцієнту в’язкого опору між опорними секторами та несучою конструкцією вагона. Встановлено, що з урахуванням використання в’язкого зв’язку між опорними секторами та рамою є можливим знизити динамічну навантаженість вагона мінімум на 15 %. Визначено основні показники міцності несучої конструкції критого вагона при веденні вогняної дії. Отримано залежність максимальних еквівалентних напружень в несучій конструкції критого вагона від сили віддачі бойового устаткування. Максимальні еквівалентні напруження при силі віддачі 3,2 кН виникають в консольній частині хребтової балки критого вагона та складають близько 300 МПа. Максимальні переміщення зафіксовані в зоні розміщення передніх упорів автозчепу та дорівнюють 2,9 мм. Максимальні деформації склали 6,98∙10-3.

Проведений модальний аналіз несучої конструкції критого вагона. Встановлено, що значення власних частот коливань знаходяться в межах допустимих.

Проведені дослідження сприятимуть створенню інноваційного рухомого складу для перевезення військової техніки та ведення вогняної дії при русі

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

Viktoria Kudelya, Український державний університет залізничного транспорту пл. Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050

Кандидат економічних наук, доцент

Кафедра економіки, бізнесу та управління персоналом на транспорті

Iryna Smyrnova, Дунайський інститут Національного університету “Одеська морська академія” вул. Фанагорійська, 9, м. Ізмаїл, Україна, 68607

Доктор педагогічних наук, доцент

Посилання

  1. Lee, W. G., Kim, J.-S., Sun, S.-J., Lim, J.-Y. (2016). 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, 232 (1), 25–42. doi: https://doi.org/10.1177/0954409716646140
  2. Ulianov, C., Önder, A., Peng, Q. (2018). Analysis and selection of materials for the design of lightweight railway vehicles. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 292, 012072. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/292/1/012072
  3. Wiesław, K., Tadeusz, N., Michał, S. (2016). Innovative Project of Prototype Railway Wagon and Intermodal Transport System. Transportation Research Procedia, 14, 615–624. doi: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2016.05.307
  4. Niezgoda, T., Krasoń, W., Stankiewicz, M. (2015). Simulations of motion of prototype railway wagon with rotatable loading floor carried out in MSC Adams software. Journal of KONES. Powertrain and Transport, 19 (4), 495–502. doi: https://doi.org/10.5604/12314005.1138622
  5. Sepe, R., Pozzi, A. (2015). Static and modal numerical analyses for the roof structure of a railway freight refrigerated car. Frattura Ed Integrità Strutturale, 9 (33), 451–462. doi: https://doi.org/10.3221/igf-esis.33.50
  6. Myamlin, S. V., Murashova, N. G., Kebal, I. Yu., Kazhkenov, A. Z. (2015). Sovershenstvovanie konstruktsii krytyh vagonov. Vagonniy park, 7-8 (100-101), 4–8. Available at: http://eadnurt.diit.edu.ua/bitstream/123456789/4698/1/Myamlin.pdf
  7. Lee, H.-A., Jung, S.-B., Jang, H.-H., Shin, D.-H., Lee, J. U., Kim, K. W., Park, G.-J. (2015). Structural-optimization-based design process for the body of a railway vehicle made from extruded aluminum panels. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 230 (4), 1283–1296. doi: https://doi.org/10.1177/0954409715593971
  8. Shukla, C. P., Bharti, P. K. (2015). Study and Analysis of Doors of BCNHL Wagons. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 4 (04), 1195–1200. doi: https://doi.org/10.17577/ijertv4is041031
  9. Kir'yanov, D. V. (2006). Mathcad 13. Sankt-Peterburg: BHV. Peterburg, 608.
  10. D'yakonov, V. (2000). MATHCAD 8/2000: spetsial'niy spravochnik. Sankt-Peterburg: Piter, 592.
  11. Fomin, O., Lovska, A., Pistek, V., Kucera, P. (2020). Research of stability of containers in the combined trains during transportation by railroad ferry. MM Science Journal, 2020 (1), 3728–3733. doi: https://doi.org/10.17973/mmsj.2020_03_2019043
  12. Tkachenko, V., Sapronova, S., Kulbovskiy, I., Fomin, O. (2017). Research into resistance to the motion of railroad undercarriages related to directing the wheelsets by a rail track. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (89)), 65–72. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109791
  13. Lovskaya, A., Ryibin, A. (2016). The study of dynamic load on a wagon–platform at a shunting collision. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (81)), 4–8. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.72054
  14. 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
  15. Alyamovskiy, A. A. (2007). SolidWorks/COSMOSWorks 2006–2007. Inzhenerniy analiz metodom konechnyh elementov. Moscow, 784.
  16. Alyamovskiy, A. A. (2010). COSMOSWorks. Osnovy rascheta konstruktsiy na prochnost' v srede SolidWorks. Moscow, 785.
  17. Fomin, O., Lovska, A., Kulbovskyi, I., Holub, H., Kozarchuk, I., Kharuta, V. (2019). Determining the dynamic loading on a semi-wagon when fixing it with a viscous coupling to a ferry deck. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (7 (98)), 6–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.160456
  18. 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
  19. Kitov, Y., Verevicheva, M., Vatulia, G., Orel, Y., Deryzemlia, S. (2017). Design solutions for structures with optimal internal stress distribution. MATEC Web of Conferences, 133, 03001. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201713303001
  20. Lovska, A., Fomin, O., Píštěk, V., Kučera, P. (2019). Dynamic load computational modelling of containers placed on a flat wagon at railroad ferry transportation. Vibroengineering PROCEDIA, 29, 118–123. doi: https://doi.org/10.21595/vp.2019.21132
  21. Domin, Yu. V., Cherniak, H. Yu. (2003). Osnovy dynamiky vahoniv. Kyiv: KUETT, 269.
  22. DSTU 7598:2014. Vahony vantazhni. Zahalni vymohy do rozrakhunkiv ta proektuvannia novykh i modernizovanykh vahoniv koliyi 1520 mm (nesamokhidnykh) (2015). Kyiv, 162.
  23. GOST 33211-2014. Freight wagons. Requirements to structural strength and dynamic qualities (2016). Moscow, 54. Available at: http://docs.cntd.ru/document/1200121493
  24. EN 12663-2. Railway applications - structural requirements of railway vehicle bodies - Part 2: Freight wagons (2010).
  25. 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
  26. Fomin, O., Gerlici, J., Lovskaya, A., Kravchenko, K., Prokopenko, P., Fomina, A., Hauser, V. (2018). Research of the strength of the bearing structure of the flat wagon body from round pipes during transportation on the railway ferry. MATEC Web of Conferences, 235, 00003. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823500003
  27. Fomin, O., Lovska, A., Radkevych, V., Horban, A., Skliarenko, I., Gurenkova, O. (2019). The dynamic loading analysis of containers placed on a flat wagon during shunting collisions. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 14 (21), 3747–3752. Available at: http://www.arpnjournals.org/jeas/research_papers/rp_2019/jeas_1119_7989.pdf
  28. Fomin, O., Lovska, A., Melnychenko, O., Shpylovyi, I., Masliyev, V., Bambura, O., Klymenko, M. (2019). Determination of dynamic load features of tank containers when transported by rail ferry. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (101)), 19–26. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.177311
  29. Kliuiev, S. (2018). Experimental study of the method of locomotive wheel­rail angle of attack control using acoustic emission. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (9 (92)), 69–75. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.122131

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-08-31

Як цитувати

Fomin, O., Lovska, A., Kudelya, V., & Smyrnova, I. (2020). Визначення динамічної навантаженості та міцності несучої конструкції критого вагона при веденні з нього вогняної дії. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7 (106), 33–41. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.208407

Номер

Том 4 № 7 (106) (2020): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Oleksij Fomin, Alyona Lovska

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.