Адаптація несучої конструкції напіввагона до перевезень високотемпературних вантажів

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
  • Марина Володимирівна Хара Приазовський державний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-6818-7938
  • Ірина Володимирівна Ніколаєнко Приазовський державний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-2933-0498
  • Андрій Сергійович Литвиненко Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля, Україна https://orcid.org/0000-0002-5182-9607
  • Сергій Сергійович Сова Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля, Україна https://orcid.org/0000-0003-3380-7604

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253770

Ключові слова:

транспортна механіка, несуча конструкція, навантаженість кузова, температурний вплив, термостійкий флет

Анотація

Проведено визначення навантаженості несучої конструкції універсального напіввагона при перевезенні в ньому вантажу з температурою 700 °С. Встановлено, що при цьому максимальні еквівалентні напруження значно перевищують допустимі. Максимальна температура вантажу, при якій показники міцності несучої конструкції напіввагона не перевищують допустимих значень, складає 94 °С. Разом з цим температура вантажу, що перевозиться у вагонах залізницею, може мати значно більші величини. У зв’язку з цим для можливості використання напіввагонів для перевезень вантажів з підвищеною температурою є можливим розміщувати їх у термостійких контейнерах відкритого типу – флетах. Тому в рамках дослідження запропоновано конструкцію флета з випуклими стінами. Така конфігурація бокових стін дозволяє підвищити корисний об’єм контейнера на 8 % у порівнянні з прототипом. В якості матеріалу флета застосовується композит з термостійкими властивостями. Для обґрунтування запропонованого рішення проведено розрахунок на міцність флета. Встановлено, що максимальні еквівалентні напруження в несучій конструкції флета складають близько 300 МПа та не перевищують допустимі.

Для визначення основних показників динаміки напіввагона, завантаженого флетами, проведено математичне моделювання його динамічної навантаженості. Результати розрахунку показали, що прискорення, які діють в центрі мас несучої конструкції напіввагона, складають близько 1,5 м/с2. Коефіцієнт вертикальної динаміки дорівнює 0,22. Розраховані показники динаміки знаходяться в межах допустимих значень.

Проведені дослідження сприятимуть підвищенню ефективності використання напіввагонів та створенню напрацювань щодо проектування інноваційних конструкцій транспортних засобів

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

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра інженерії вагонів та якості продукції

Марина Володимирівна Хара, Приазовський державний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра «Транспортні технології промислових підприємств»

Ірина Володимирівна Ніколаєнко, Приазовський державний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра «Технології міжнародних перевезень і логістика»

Андрій Сергійович Литвиненко, Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля

Аспірант

Кафедра “Залізничний, автомобільний транспорт та підйомно-транспортні машини”

Сергій Сергійович Сова, Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля

Аспірант

Кафедра “Залізничний, автомобільний транспорт та підйомно-транспортні машини”

Посилання

  1. Antipin, D. Y., Racin, D. Y., Shorokhov, S. G. (2016). Justification of a Rational Design of the Pivot Center of the Open-top Wagon Frame by means of Computer Simulation. Procedia Engineering, 150, 150–154. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.738
  2. 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. Available at: https://www.ijert.org/research/study-and-analysis-of-doors-of-bcnhl-wagons-IJERTV4IS041031.pdf
  3. Patrascu, A. I., Hadar, A., Pastrama, S. D. (2019). Structural Analysis of a Freight Wagon with Composite Walls. Materiale Plastice, 57 (2), 140–151. doi: https://doi.org/10.37358/mp.20.2.5360
  4. Street, G. E., Mistry, P. J., Johnson, M. S. (2021). Impact Resistance of Fibre Reinforced Composite Railway Freight Tank Wagons. Journal of Composites Science, 5 (6), 152. doi: https://doi.org/10.3390/jcs5060152
  5. Kosobudzki, M., Jamroziak, K., Bocian, M., Kotowski, P., Zając, P. (2018). The analysis of structure of the repaired freight wagon. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/1.5066492
  6. Płaczek, M., Wróbel, A., Olesiejuk, M. (2017). Modelling and arrangement of composite panels in modernized freight cars. MATEC Web of Conferences, 112, 06022. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711206022
  7. Liu, Y., Guan, M. (2019). Selected physical, mechanical, and insulation properties of carbon fiber fabric-reinforced composite plywood for carriage floors. European Journal of Wood and Wood Products, 77 (6), 995–1007. doi: https://doi.org/10.1007/s00107-019-01467-y
  8. Olmos Irikovich, Z., Rustam Vyacheslavovich, R., Mahmod Lafta, W., Yadgor Ozodovich, R. (2020). Development of new polymer composite materials for the flooring of rail carriage. International Journal of Engineering & Technology, 9 (2), 378. doi: https://doi.org/10.14419/ijet.v9i2.30519
  9. Bulychev, M., Antipin, D. (2019). Improvement of strength calculation procedure of car side upper framing in gondola cars. Bulletin of Bryansk state technical university, 3, 58–64. doi: https://doi.org/10.30987/article_5c8b5ceb111c58.12769482
  10. Fomin, O., Lovska, A. (2021). Determination of dynamic loading of bearing structures of freight wagons with actual dimensions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (7 (110)), 6–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.220534
  11. 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
  12. Fomin, O., Gorbunov, M., Gerlici, J., Vatulia, G., Lovska, A., Kravchenko, K. (2021). Research into the Strength of an Open Wagon with Double Sidewalls Filled with Aluminium Foam. Materials, 14 (12), 3420. doi: https://doi.org/10.3390/ma14123420
  13. Píštěk, V., Kučera, P., Fomin, O., Lovska, A. (2020). Effective Mistuning Identification Method of Integrated Bladed Discs of Marine Engine Turbochargers. Journal of Marine Science and Engineering, 8 (5), 379. doi: https://doi.org/10.3390/jmse8050379
  14. Bondarenko, V., Skurikhin, D., Wojciechowski, J. (2019). The Application of Lithium-Ion Batteries for Power Supply of Railway Passenger Cars and Key Approaches for System Development. Smart and Green Solutions for Transport Systems, 114–125. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-35543-2_10
  15. 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
  16. Gallager, R. (1984). Metod konechnykh elementov. Osnovy. Moscow: Mir, 428.
  17. Alyamovskiy, A. A. (2007). SolidWorks/COSMOSWorks 2006–2007. Inzhenerniy analiz metodom konechnykh elementov. Moscow: DMK, 784.
  18. Alyamovskiy, A. A. (2010). COSMOSWorks. Osnovy rascheta konstruktsiy v srede SolidWorks. Moscow: DMK, 784.
  19. Vatulia, G., Rezunenko, M., Orel, Y., Petrenko, D. (2017). Regression equations for circular CFST columns carrying capacity evaluation. MATEC Web of Conferences, 107, 00051. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201710700051
  20. Vatulia, G., Lobiak, A., Orel, Y. (2017). Simulation of performance of circular CFST columns under short-time and long-time load. MATEC Web of Conferences, 116, 02036. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711602036
  21. Vatulia, G. L., Petrenko, D. H., Novikova, M. A. (2017). Experimental estimation of load-carrying capacity of circular, square and rectangular CFTS columns. Naukovyi visnyk natsionalnoho hirnychoho universytetu, 6, 97–102. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2017_6_16
  22. Lovska, A. (2018). Simulation of Loads on the Carrying Structure of an Articulated Flat Car in Combined Transportation. International Journal of Engineering & Technology, 7 (4.3), 140. doi: https://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.3.19724
  23. Domin, Yu. V., Cherniak, H. Yu. (2003). Osnovy dynamiky vahoniv. Kyiv: KUETT, 269.
  24. 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
  25. Krol, O., Porkuian, O., Sokolov, V., Tsankov, P. (2019). Vibration stability of spindle nodes in the zone of tool equipment optimal parameters. Comptes rendus de l’Acade'mie bulgare des Sciences, 72 (11), 1546–1556. doi: https://doi.org/10.7546/crabs.2019.11.12
  26. Kir'yanov, D. V. (2006). Mathcad 13. Sankt-Peterburg: BKhV. Peterburg, 608.
  27. D'yakonov, V. (2000). MATHCAD 8/2000: spetsial'niy spravochnik. Sankt-Peterburg: Piter, 592.
  28. Alieinykov, I., Thamer, K. A., Zhuravskyi, Y., Sova, O., Smirnova, N., Zhyvotovskyi, R. et. al. (2019). Development of a method of fuzzy evaluation of information and analytical support of strategic management. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (2 (102)), 16–27. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184394
  29. Kondratiev, A. (2019). Improving the mass efficiency of a composite launch vehicle head fairing with a sandwich structure. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (102)), 6–18. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184551
  30. Kondratiev, A., Gaidachuk, V., Nabokina, T., Kovalenko, V. (2019). Determination of the influence of deflections in the thickness of a composite material on its physical and mechanical properties with a local damage to its wholeness. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (1 (100)), 6–13. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.174025
  31. Fomin, O., Gerlici, J., Vatulia, G., Lovska, A., Kravchenko, K. (2021). Determination of the Loading of a Flat Rack Container during Operating Modes. Applied Sciences, 11 (16), 7623. doi: https://doi.org/10.3390/app11167623
  32. Lovska, A., Fomin, O., Píštěk, V., Kučera, P. (2020). Dynamic Load Modelling within Combined Transport Trains during Transportation on a Railway Ferry. Applied Sciences, 10 (16), 5710. doi: https://doi.org/10.3390/app10165710
  33. Lovska, A., Fomin, O., Kučera, P., Píštěk, V. (2020). Calculation of Loads on Carrying Structures of Articulated Circular-Tube Wagons Equipped with New Draft Gear Concepts. Applied Sciences, 10 (21), 7441. doi: https://doi.org/10.3390/app10217441
  34. Lukin, V. V., Shadur, L. A., Koturanov, V. I., Khokhlov, A. A., Anisimov, P. S. (2000). Konstruirovanie i raschet vagonov. Moscow, 731.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-28

Як цитувати

Фомін, О. В., Ловська, А. О., Хара, М. В., Ніколаєнко, І. В., Литвиненко, А. С., & Сова, С. С. (2022). Адаптація несучої конструкції напіввагона до перевезень високотемпературних вантажів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(7 (116), 6–13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253770

Номер

Том 2 № 7 (116) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Oleksij Fomin, Alyona Lovska, Maryna Khara, Iryna Nikolaienko, Andrii Lytvynenko, Sergiy Sova

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.