Обгрунтування підвищення ресурсу експлуатації несучої конструкції вагона-цистерни шляхом використання візків типу Y25

Автор(и)

  • Олексій Вікторович Фомін Державний університет інфраструктури та технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-2387-9946
  • Альона Олександрівна Ловська Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0002-8604-1764
  • Ксенія Вікторівна Іванченко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0003-0960-1200
  • Євген Павлович Медведєв Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Україна https://orcid.org/0000-0001-8566-9624

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.231622

Ключові слова:

транспортна механіка, вагон-цистерна, несуча конструкція, динамічна навантаженість, міцність конструкції, проектний строк служби

Анотація

Проведено обґрунтування використання візків Y25 під вагонами-цистернами для збільшення ресурсу їх експлуатації. Дослідження проведені стосовно вагона-цистерни з номінальними параметрами, а також фактичними, зафіксованими під час натурних досліджень. Для визначення основних показників динаміки вагона-цистерни проведено математичне моделювання. Розв’язок диференціальних рівнянь руху здійснених за методом Рунге-Кутта в програмному комплексі MathCad (США). Встановлено, що використання візків Y25 під вагоном-цистерною з номінальними параметрами дозволяє зменшити прискорення його несучої конструкції, у порівнянні з використанням типових візків 18–100, майже на 39 %.

Використання візків Y25 під вагоном-цистерною з фактичними параметрами дозволяє зменшити прискорення його несучої конструкції, у порівнянні з використанням типових візків 18–100, майже на 50 %.

Отримані прискорення враховані при розрахунках на міцність несучої конструкції вагона-цистерни. Розрахунок здійснений в програмному комплексі SolidWorks Simulation (Франція). Отримані величини напружень на 18 % нижчі за напруження, які діють на несучу конструкцію вагона-цистерни на візках 18–100.

Для несучої конструкції вагона-цистерни з фактичними параметрами максимальні еквівалентні напруження на 16 % нижчі за напруження на візках 18–100.

Проведено розрахунок проектного строку служби несучої конструкції вагона-цистерни з урахуванням використання візків Y25. Проведені розрахунки показали, що проектний строк служби несучої конструкції вагона-цистерни на візках Y25 більше ніж у два рази вищий за той, що отриманий для візків 18–100.

Проведені дослідження сприятимуть створенню рекомендацій щодо підвищення ресурсу експлуатації несучих конструкцій вагонів-цистерн

Біографії авторів

Олексій Вікторович Фомін, Державний університет інфраструктури та технологій

Доктор технічних наук, професор

Кафедра «Вагони та вагонне господарство»

Альона Олександрівна Ловська, Український державний університет залізничного транспорту

Кандидатка технічних наук, доцентка

Кафедра інженерії вагонів та якості продукції

Ксенія Вікторівна Іванченко, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Кандидатка технічних наук, доцентка

Кафедра комп’ютерного моделювання процесів та систем

Євген Павлович Медведєв, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля

Кандидат технічних наук

Кафедра «Логістичне управління та безпека руху на транспорті»

Посилання

  1. 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
  2. Barkan, C. P. L., Liu, X., Rapik Saat, M. (2015). Enhanced Tank Car Design Improves the Safety of Transporting Crude Oil and Alcohol by Rail. TR NEWS, 298, 41–43. Available at: https://railtec.illinois.edu/wp/wp-content/uploads/pdf-archive/Barkan-Liu-&-Saat-2015-TR-News-298---Enhanced-Tank-Car-Design-Improves-the-Safety-of-Transporting-Crude-Oil-and-Alcohol-by-Rail.pdf
  3. Ashtiani, I. H., Rakheja, S., Ahmed, W. (2019). Investigation of coupled dynamics of a railway tank car and liquid cargo subject to a switch-passing maneuver. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 233 (10), 1023–1037. doi: https://doi.org/10.1177/0954409718823650
  4. Shi, H., Wang, L., Nicolsen, B., Shabana, A. A. (2017). Integration of geometry and analysis for the study of liquid sloshing in railroad vehicle dynamics. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-Body Dynamics, 231 (4), 608–629. doi: https://doi.org/10.1177/1464419317696418
  5. Wang, L., Shi, H., Shabana, A. A. (2016). Effect of the tank car thickness on the nonlinear dynamics of railroad vehicles. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-Body Dynamics, 231 (1), 3–29. doi: https://doi.org/10.1177/1464419316642930
  6. Wan, Y., Mai, L., Nie, Z. G. (2013). Dynamic Modeling and Analysis of Tank Vehicle under Braking Situation. Advanced Materials Research, 694-697, 176–180. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.694-697.176
  7. 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
  8. Ermolenko, I. Yu., Zheleznyak, V. N. (2016). Study on dynamics of rolling stock using an experimental laboratory car when driving on difficult sections of the road. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovanie, 4 (52), 199–203. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-dinamiki-podvizhnogo-sostava-s-ispolzovaniem-eksperimentalnogo-vagona-laboratorii-pri-dvizhenii-po-slozhnym-uchastkam/viewer
  9. Domin, I., Сherniak, G., Shevchuk, P. (2017). Computer models of dynamics of flat cars with the bogies with central and axle-box spring suspension. Visnyk SNU im. V. Dalia, 5 (235), 41–45. Available at: http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:_OaJB6Imok0J:nbuv.gov.ua/j-pdf/VSUNU_2017_5_11.pdf+&cd=3&hl=ru&ct=clnk&gl=ua
  10. Ushkalov, V. F., Bezrukavyi, N. V. (2020). Study of the dynamics of freight cars with radial-type trucks. Technical Mechanics, 1, 106–113. doi: https://doi.org/10.15407/itm2020.01.106
  11. Shvets, A. O. (2020). Influence of lateral displacement of bogies on the freight car dynamics. Nauka ta prohres transportu, 6 (90), 66–81. Available at: http://eadnurt.diit.edu.ua/bitstream/123456789/12890/1/Shvets.pdf
  12. Domin, Yu. V., Cherniak, H. Yu. (2003). Osnovy dynamiky vahoniv. Kyiv: KUETT, 269.
  13. 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
  14. Fomin, O., Lovska, A. (2020). Establishing patterns in determining the dynamics and strength of a covered freight car, which exhausted its resource. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (108)), 21–29. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217162
  15. 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
  16. 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
  17. Fomin, O. (2014). Modern requirements to carrying systems of railway general-purpose gondola cars. Metallurgical and Mining Industry, 5, 40–44. Available at: https://www.metaljournal.com.ua/assets/Journal/9-Fomin.pdf
  18. Lovska, A. (2015). Peculiarities of computer modeling of strength of body bearing construction of gondola car during transportation by ferry-bridge. Metallurgical and Mining Industry, 1, 49–54. Available at: https://www.metaljournal.com.ua/assets/Journal/english-edition/MMI_2015_1/10%20Lovska.pdf
  19. Plakhtii, O., Nerubatskyi, V., Karpenko, N., Ananieva, O., Khoruzhevskyi, H., Kavun, V. (2019). Studying a voltage stabilization algorithm in the cells of a modular six­level inverter. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (8 (102)), 19–27. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.185404
  20. Plakhtii, O., Nerubatskyi, V., Karpenko, N., Hordiienko, D., Butova, O., Khoruzhevskyi, H. (2019). Research into energy characteristics of single-phase active four-quadrant rectifiers with the improved hysteresis modulation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (8 (101)), 36–44. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.179205
  21. Plakhtii, O. A., Nerubatskyi, V. P., Kavun, V. Y., Hordiienko, D. A. (2019). Active single-phase four-quadrant rectifier with improved hysteresis modulation algorithm. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 5, 93–98. doi: https://doi.org/10.29202/nvngu/2019-5/16
  22. Bychkov, A. S., Kondratiev, A. V. (2019). Criterion-Based Assessment of Performance Improvement for Aircraft Structural Parts with Thermal Spray Coatings. Journal of Superhard Materials, 41 (1), 53–59. doi: https://doi.org/10.3103/s1063457619010088
  23. Kondratiev, A., Gaidachuk, V., Nabokina, T., Tsaritsynskyi, A. (2020). New Possibilities of Creating the Efficient Dimensionally Stable Composite Honeycomb Structures for Space Applications. Advances in Intelligent Systems and Computing, 45–59. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-37618-5_5
  24. Ustich, P. A., Karpych, V. A., Ovechnikov, M. N. (1999). Nadezhnost' rel'sovogo netyagovogo podvizhnogo sostava. Moscow, 415.
  25. 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.
  26. GOST 33211-2014. Freight wagons. Requirements to structural strength and dynamic qualities. Moscow, 54.
  27. EN 12663-2. Railway applications - structural requirements of railway vehicle bodies - Part 2: Freight wagons (2010).
  28. Lovska, A., Fomin, O. (2020). A new fastener to ensure the reliability of a passenger car body on a train ferry. Acta Polytechnica, 60 (6). doi: https://doi.org/10.14311/ap.2020.60.0478
  29. Vatulia, G., Lobiak, A., Chernogil, V., Novikova, M. (2019). Simulation of Performance of CFST Elements Containing Differentiated Profile Tubes Filled with Reinforced Concrete. Materials Science Forum, 968, 281–287. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.968.281

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-06-30

Як цитувати

Фомін, О. В., Ловська, А. О., Іванченко, К. В., & Медведєв, Є. П. (2021). Обгрунтування підвищення ресурсу експлуатації несучої конструкції вагона-цистерни шляхом використання візків типу Y25. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(7 (111), 6–14. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.231622

Номер

Том 3 № 7 (111) (2021): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Алексей Викторович Фомин, Алена Александровна Ловская, Ксения Викторовна Иванченко, Евгений Павлович Медведев

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.