Визначення динамічної навантаженості несучих конструкцій вантажних вагонів з фактичними розмірами

Автор(и)

  • Олексій Вікторович Фомін Державний університет інфраструктури та технологійвул. Кирилівська, 9, м. Київ, Україна, 04071, Україна https://orcid.org/0000-0003-2387-9946
  • Альона Олександрівна Ловська Український державний університет залізничного транспортупл. Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050, Україна https://orcid.org/0000-0002-8604-1764

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.220534

Ключові слова:

вантажний вагон, несуча конструкція, динамічна навантаженість, моделювання навантаженості, динамічні показники, ресурс експлуатації, залізничний транспорт, транспортна механіка

Анотація

Проведено визначення динамічної навантаженості несучих конструкцій основних типів вантажних вагонів з фактичними розмірами при основних експлуатаційних режимах. Інерційні коефіцієнти несучих конструкцій вагонів визначені шляхом побудови їх просторових моделей в програмному комплексі SolidWorks. До уваги прийнято два випадки навантаженості несучих конструкцій вагонів – у вертикальній та повздовжній площинах. Дослідження проведені в плоскій системі координат. При моделюванні вертикальної навантаженості несучих конструкцій вагонів враховано, що вони рухаються у порожньому стані стиковою нерівністю пружно-в’язкою колією. Несучі конструкції вагонів обпираються на візки моделей 18-100. Розв’язок диференціальних рівнянь руху здійснений за методом Рунге-Кутта в програмному комплексі MathCad. При визначенні повздовжньої навантаженості несучих конструкцій вагонів розрахунок проведений для випадку маневрового співударяння вагонів або “ривка” (вагон-цистерна). Визначені прискорення, які діють на несучі конструкції вагонів.

Результати досліджень сприятимуть визначенню можливості подовження експлуатації несучих конструкцій вантажних вагонів, які вичерпали свій нормативний строк служби.

Встановлено, що показники динаміки несучих конструкцій вантажних вагонів з фактичними розмірами конструкційних елементів знаходяться в межах допустимих. Так, для напіввагона вертикальне прискорення несучої конструкції склало 4,87 м/с2, для критого вагона – 5,5 м/с2, для вагона-платформи – 5,8 м/с2, для вагона-цистерни – 4,25 м/с2, для вагона-хопера – 4,5 м/с2. Повздовжнє прискорення, яке діє на несучу конструкції напіввагона, дорівнює 38,25 м/с2, для критого вагона – 38,6 м/с2, для вагона-платформи – 38,9 м/с2, для вагона-цистерни – 27,4 м/с2, для вагона-хопера – 38,5 м/с2. Це дозволяє розробити концептуальні засади для відновлення ефективного функціонування застарілих вантажних вагонів.

Проведені дослідження будуть корисними напрацюваннями для уточнення існуючих методик щодо подовження строку експлуатації несучих конструкцій вантажних вагонів, які вичерпали свій нормативний ресурс

Біографії авторів

Олексій Вікторович Фомін, Державний університет інфраструктури та технологійвул. Кирилівська, 9, м. Київ, Україна, 04071

Доктор технічних наук, професор

Кафедра вагони та вагонне господарство

Альона Олександрівна Ловська, Український державний університет залізничного транспортупл. Фейєрбаха, 7, м. Харків, Україна, 61050

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра вагонів

Посилання

  1. Afanas'ev, A. E. (2008). Razrabotka metodiki raschetno-eksperimental'nogo obosnovaniya prodleniya sroka sluzhby poluvagonov. Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobshcheniya, 2, 125–135. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-metodiki-raschetno-eksperimentalnogo-obosnovaniya-prodleniya-sroka-sluzhby-poluvagonov/viewer
  2. Shushmarchenko, V. O., Fedorov, V. V., Strynzha, A. M., Fedosov-Nikonov, D. V. (2020). On the issue of technical diagnostics of tank wagons for transportation of dangerous goods. Railbound rolling stock, 20, 89–95. Available at: https://ukrndiv.com.ua/wp-content/uploads/2020/06/89-95.pdf
  3. Anofriev, V. H., Reidemeister, O. H., Kalashnyk, V. A., Kulieshov, V. P. (2016). To the issue of extending the service life of cars for transportation of pellets. Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 3 (63), 148–160. doi: https://doi.org/10.15802/stp2016/74749
  4. Okorokov, A., Fomin, O., Lovska, A., Vernigora, R., Zhuravel, I., Fomin, V. (2018). Research into a possibility to prolong the time of operation of universal open top wagon bodies that have exhausted their standard resource. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (93)), 20–26. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.131309
  5. Myamlin, S., Lingaitis, L. P., Dailydka, S., Vaičiūnas, G., Bogdevičius, M., Bureika, G. (2015). Determination of the dynamic characteristics of freight wagons with various bogie. TRANSPORT, 30 (1), 88–92. doi: https://doi.org/10.3846/16484142.2015.1020565
  6. Krason, W., Niezgoda, T. (2014). FE numerical tests of railway wagon for intermodal transport according to PN-EU standards. Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, 62 (4), 843–851. doi: https://doi.org/10.2478/bpasts-2014-0093
  7. 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
  8. Fomin, O., Lovska, A., Píštěk, V., Kučera, P. (2019). Dynamic load effect on the transportation safety of tank containers as part of combined trains on railway ferries. Vibroengineering PROCEDIA, 29, 124–129. doi: https://doi.org/10.21595/vp.2019.21138
  9. 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
  10. Dižo, J., Steišūnas, S., Blatnický, M. (2016). Simulation Analysis of the Effects of a Rail Vehicle Running with Wheel Flat. Manufacturing Technology, 16 (5), 889–896. doi: https://doi.org/10.21062/ujep/x.2016/a/1213-2489/mt/16/5/889
  11. Dižo, J., Harušinec, J., Blatnický, M. (2015). Multibody System of a Rail Vehicle Bogie with a Flexible Body. Manufacturing Technology, 15 (5), 781–788. doi: https://doi.org/10.21062/ujep/x.2015/a/1213-2489/mt/15/5/781
  12. Domin, Yu. V., Cherniak, H. Yu. (2003). Osnovy dynamiky vahoniv. Kyiv: KUETT, 269.
  13. Vatulia, G. L., Lobiak, O. V., Deryzemlia, S. V., Verevicheva, M. A., Orel, Y. F. (2019). 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, 664, 012014. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/664/1/012014
  14. Vatulia, G., Komagorova, S., Pavliuchenkov, M. (2018). Optimization of the truss beam. Verification of the calculation results. MATEC Web of Conferences, 230, 02037. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823002037
  15. Fomin, O., Lovska, A. (2020). Improvements in passenger car body for higher stability of train ferry. Engineering Science and Technology, an International Journal, 23 (6), 1455–1465. doi: https://doi.org/10.1016/j.jestch.2020.08.010
  16. Boiko, V., Molchanov, V., Tverdomed, V., Oliinyk, O. (2018). Analysis of Vertical Irregularities and Dynamic Forces on the Switch Frogs of the Underground Railway. MATEC Web of Conferences, 230, 01001. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823001001
  17. Aharkov, O. V., Tverdomed, V. M., Boiko, V. D., Kovalchuk, V. V., Strelko, O. H. (2019). Influence of the structural design of rail fastenings on ensuring the stability of track gauge in operating conditions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 708, 012001. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/708/1/012001
  18. Kir'yanov, D. V. (2006). Mathcad 13. Sankt-Peterburg: BHV, 608.
  19. D'yakonov, V. (2000). MATHCAD 8/2000: spetsial'niy spravochnik. Sankt-Peterburg: Piter, 592.
  20. 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.
  21. GOST 33211-2014. Freight wagons. Requirements to structural strength and dynamic qualities (2016). Moscow, 54.
  22. EN 12663-2. Railway applications - structural requirements of railway vehicle bodies - Part 2: Freight wagons (2010).
  23. Bogomaz, G. I., Mehov, D. D., Pilipchenko, O. P., Chernomashentseva, Yu. G. (1992). Nagruzhennost' konteynerov-tsistern, raspolozhennyh na zheleznodorozhnoy platforme, pri udarah v avtostsepku. Zb. nauk. prats: Dynamika ta keruvannia rukhom mekhanichnykh system. Kyiv: ANU, Instytut tekhnichnoi mekhaniky, 87–95.
  24. 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.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-30

Як цитувати

Фомін, О. В., & Ловська, А. О. (2021). Визначення динамічної навантаженості несучих конструкцій вантажних вагонів з фактичними розмірами. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(7 (110), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.220534

Номер

Том 2 № 7 (110) (2021): 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.