Виявлення особливостей динамічної навантаженості кузова напіввагона з пружньою середньою частиною хребтової балки

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
  • Ievgen Medvediev Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля пр. Центральний, 59-а, м. Сєвєродонецьк, Україна, 93400, Україна https://orcid.org/0000-0001-8566-9624
  • Halyna Shatkovska Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011, Україна https://orcid.org/0000-0002-8875-4557

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.211936

Ключові слова:

вантажний вагон, напіввагон, несуча конструкція, хребтова балка, динамічна навантаженість, міцність, втомна міцність, частотний аналіз, транспортна механіка, залізничний транспорт

Анотація

Для зменшення динамічної навантаженості та збільшення терміну експлуатації хребтової балки напіввагона шляхом покращення показників втомної міцності запропоновано удосконалення її конструкції. Особливістю хребтової балки є те, що її середня частина (відстань між задніми упорами автозчепів) складається з П-подібного профілю, перекритого горизонтальним листом на якому розміщується двотавр. Між горизонтальною частиною полки П-подібного профілю та листом розміщуються пружні елементи. Для обґрунтування запропонованого технічного рішення проведено математичне моделювання. Складено математичну модель, яка описує коливання підскакування вагона. Встановлено, що максимальне вертикальне прискорення кузова складає близько 1,8 м/с2 (0,18 g), а візків – близько 9,0 м/с2 (0,9 g). На підставі проведених розрахунків можна зробити висновок, що хід вагона оцінюється як “відмінний”. При цьому використання хребтової балки з пружними зв’язками дозволяє зменшити динамічну навантаженість вагона у порівнянні з прототипом майже на 35 %.

Проведено визначення основних показників міцності удосконаленої несучої конструкції вагона. Максимальні еквівалентні напруження при цьому виникають у верхньому горизонтальному листі хребтової балки та складають 136,0 МПа, що нижче на 20 % у порівнянні з вагоном-прототипом. Результати модального аналізу несучої конструкції напіввагона з урахуванням заходів щодо удосконалення показали, що власні частоти коливань знаходяться в межах допустимих.

Проведені дослідження сприятимуть зменшенню динамічної навантаженості несучих конструкцій вагонів в експлуатації, а також створенню іноваційних конструкцій рухомого складу

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

Ievgen Medvediev, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля пр. Центральний, 59-а, м. Сєвєродонецьк, Україна, 93400

Кандидат технічних наук

Кафедра «Логістичне управління та безпека руху на транспорті»

Halyna Shatkovska, Київський національний університет технологій та дизайну вул. Немировича-Данченка, 2, м. Київ, Україна, 01011

Кандидат педагогічних наук, доцент

Кафедра фізики

Посилання

  1. Šťastniak, P., Kurčík, P., Pavlík, A. (2018). Design of a new railway wagon for intermodal transport with the adaptable loading platform. MATEC Web of Conferences, 235, 00030. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823500030
  2. Stoilov, V., Purgić, S., Slavchev, S. S. (2015). Static strength analysis of the body of a wagon, series Zans. Journal of The Balkan Tribological Association, 21, 49–57. Available at: https://www.semanticscholar.org/paper/STATIC-STRENGTH-ANALYSIS-OF-THE-BODY-OF-A-WAGON%2C-Stoilov-Purgi%C4%87/633c5cf68afdd73c979ef9a2c4f505deb600988c
  3. Neduzha, L. O., Shvets, A. O. (2018). Theoretical and experimental research of strength properties of spine beam of freight cars. Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 1 (73), 131–147. doi: https://doi.org/10.15802/stp2018/123457
  4. Boronenko, Y. P., Filippova, I. O. (2017). Selection of constructive solutions of car elements with small empty weight. Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 3 (69), 121–129. doi https://doi.org/10.15802/stp2017/104546
  5. Milovanović, V., Dunić, V., Rakić, D., Živković, M. (2013). Identification causes of cracking on the underframe of wagon for containers transportation – Fatigue strength assessment of wagon welded joints. Engineering Failure Analysis, 31, 118–131. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2013.01.039
  6. Sokolov, A. M., Savushkina, I. V., Novoselov, A. Iu., Korotkov, D. S. (2019). Multifunctional configuration for wagon longitudinal tie rod. Transport Rossiyskoy Federatsii. Zhurnal o nauke, praktike, ekonomike, 1 (80), 50–55. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/universalnyy-profil-dlya-hrebtovoy-balki-vagonov
  7. 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
  8. 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
  9. Domin, Yu. V., Cherniak, H. Yu. (2003). Osnovy dynamiky vahoniv. Kyiv: KUETT, 269.
  10. Kir'yanov, D. V. (2006). Mathcad 13. Sankt-Peterburg: BHV. Peterburg, 608.
  11. D'yakonov, V. (2000). MATHCAD 8/2000: spetsial'niy spravochnik. Sankt-Peterburg: Piter, 592.
  12. 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
  13. Fomin, O. V. (2015). Increase of the freight wagons ideality degree and prognostication of their evolution stages. Scientific Bulletin of National Mining University, 3, 68–76. Available at: http://nv.nmu.org.ua/index.php/en/monographs-and-innovations/monographs/1078-engcat/archive/2015/contents-no-3-2015/geotechnical-and-mining-mechanical-engineering-machine-building/3040-increase-of-the-freight-wagons-ideality-degree-and-prognostication-of-their-evolution-stages
  14. Lovskaya A., Ryibin А. (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
  15. 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
  16. DSTU 7598:2014. Freight wagons. General reguirements to calculation and designing of the new and modernized 1520 mm gauge wagons (non-self-propelled) (2015). Kyiv, 162.
  17. GOST 33211-2014. Freight wagons. Requirements to structural strength and dynamic qualities (2016). Moscow, 54.
  18. Alyamovskiy, A. A. (2007). SolidWorks/COSMOSWorks 2006–2007. Inzhenerniy analiz metodom konechnyh elementov. Moscow, 784.
  19. 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
  20. 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
  21. 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
  22. 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
  23. Lukin, V. V., Shadur, L. A., Koturanov, V. I., Hohlov, A. A., Anisimov, P. S. (2000). Konstruirovanie i raschet vagonov. Moscow: UMK MPS Rossii, 731.
  24. EN 12663-2:2010. Railway applications - structural requirements of railway vehicle bodies - Part 2: Freight wagons.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-10-31

Як цитувати

Fomin, O., Lovska, A., Medvediev, I., & Shatkovska, H. (2020). Виявлення особливостей динамічної навантаженості кузова напіввагона з пружньою середньою частиною хребтової балки. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(7 (107), 30–37. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.211936

Номер

Том 5 № 7 (107) (2020): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Oleksij Fomin, Alyona Lovska, Ievgen Medvediev, Halyna Shatkovska

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.