Визначення особливостей навантаженості несучої конструкції багатофункціонального вагона при експлуатаційних режимах

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
  • 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/10.15587/1729-4061.2022.258201

Ключові слова:

транспортна механіка, залізничний вагон, несуча конструкція, композитний матеріал, навантаженість конструкції

Анотація

Проведено обґрунтування модернізації та впровадження в експлуатацію вагона для високотемпературних, наливних/насипних вантажів з метою підвищення ефективності експлуатації залізничних перевезень. Особливістю вагона є наявність котла відкритого типу, який виготовлений з термостійкого матеріалу. Для недопущення розплескуваня перевозимого вантажу є можливим використання зйомної кришки, яка кріпиться до верхньої частини котла.

Здійснено розрахунок на міцність котла вагона при основних експлуатаційних режимах. До уваги прийнято вертикальну навантаженість котла з урахуванням перевезення наливного вантажу; повздовжню, а також дію температурного навантаження. Розрахунок на міцність реалізовано за методом скінчених елементів. При цьому враховано, що котел виготовлений з композитного термостійкого матеріалу. Результати розрахунків показали, що при розглянутих режимах навантаження міцність котла забезпечується.

Проведено математичне моделювання динамічної навантаженості котла при маневровому співударянні вагона. Розрахунок здійснений в плоскій системі координат. Розв’язок математичної моделі динамічної навантаженості вагона встановив, що максимальне прискорення, яке діє на котел складає 36,5 м/с2.

Проведено комп’ютерне моделювання динамічної навантаженості котла. Визначено поля дислокації та чисельні значення прискорень, які діють на нього. Максимальне прискорення при цьому зосереджене в днище котла і складає 37,4 м/с2.

Для верифікації моделі динамічної навантаженості проведено розрахунок за F-критерієм. Встановлено, що гіпотеза про адекватність моделі підтверджується.

Проведені дослідження сприятимуть підвищенню ефективності експлуатації залізничного транспорту та створенню напрацювань щодо проєктування багатофункціональних конструкцій вагонів

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

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. Gattuso, D., Cassone, G. C., Lucisano, A., Lucisano, M., Lucisano, F. (2017). Automated rail wagon for new freight transport opportunities. 2017 5th IEEE International Conference on Models and Technologies for Intelligent Transportation Systems (MT-ITS). doi: https://doi.org/10.1109/mtits.2017.8005581
  2. Šťastniak, P., Smetanka, L., Moravčík, M. (2018). Structural Analysis of a Main Construction Assemblies of the New Wagon Prototype Type Zans. Manufacturing Technology, 18 (3), 510–517. doi: https://doi.org/10.21062/ujep/130.2018/a/1213-2489/mt/18/3/510
  3. Stoilov, V., Purgic, S., Slavchev, 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
  4. Liu, W., Wang, Y., Wang, T. (2021). Box Girder Optimization by Orthogonal Experiment Design and GA-BP Algorithm in the Gondola Car Body. Processes, 10 (1), 74. doi: https://doi.org/10.3390/pr10010074
  5. Silva, R., Ribeiro, D., Bragança, C., Costa, C., Arêde, A., Calçada, R. (2021). Model Updating of a Freight Wagon Based on Dynamic Tests under Different Loading Scenarios. Applied Sciences, 11 (22), 10691. doi: https://doi.org/10.3390/app112210691
  6. Wei, C., Kaiwu, C., Fukang, Q., Jin, X. (2018). Study on Fatigue Strength and Life of Freight Car Frame after Making Holes. MATEC Web of Conferences, 175, 01035. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201817501035
  7. Płaczek, M., Buchacz, A., Baier, A., Herbuś, K., Ociepka, P., Majzner, M. (2018). Development and analysis of a new technology of freight cars modernization. Journal of Vibroengineering, 20 (8), 2978–2997. doi: https://doi.org/10.21595/jve.2018.19206
  8. 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
  9. Fomin, O. V., Lovska, A. O., Plakhtii, O. A., Nerubatskyi, V. P. (2017). The influence of implementation of circular pipes in load-bearing structures of bodies of freight cars on their physico-mechanical properties. Scientific Bulletin of National Mining University, 6, 89–96. Available at: https://nvngu.in.ua/jdownloads/pdf/2017/06/06_2017_Fomin.pdf
  10. 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
  11. 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
  12. Gallager, R. (1984). Metod konechnikh elementov. Osnovy. Moscow: Mir, 428.
  13. Alyamovskiy, A. A. (2010). COSMOS Works. Osnovy rascheta konstruktsiy na prochnost' v srede SolidWorks. Moscow: DMK, 784.
  14. Alyamovskiy, A. A. (2007). SolidWorks/COSMOSWorks 2006–2007. Inzhenernyy analiz metodom konech- nykh eelemntov. Moscow: DMK, 784.
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. Lovska, A. O. (2015). Computer simulation of wagon body bearing structure dynamics during transportation by train ferry. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3, 9–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.43749
  19. 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
  20. 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
  21. 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
  22. Lovska, A. 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.semanticscholar.org/paper/Peculiarities-of-computer-modeling-of-strength-of-Lovska/b86e05254031bcd026118d57f8504a58686d9905
  23. Kelrykh, M. B., Fomin, O. V. (2014). Perspective directions of planning carrying systems of gondolas. Metallurgical and Mining Industry, 6, 57–60. Available at: https://www.metaljournal.com.ua/assets/MMI_2014_6/11-Fomin.pdf
  24. Bogomaz, G. I., Mekhov, D. D., Pilipchenko, O. P., CHernomashentseva, Yu. G. (1992). Nagruzhennost' konteynerov-tsistern, raspolozhennykh na zheleznodorozhnoy platforme, pri udarakh v avtostsepku. Zb. nauk. prats “Dynamika ta keruvannia rukhom mekhanichnykh system”. Kyiv: ANU, Instytut tekhnichnoi mekhaniky, 87–95.
  25. Fomin, О. V., Burlutsky, O. V., Fomina, Yu. V. (2015). Development and application of cataloging in structural design of freight car building. Metallurgical and Mining Industry, 2, 250–256. Available at: https://www.metaljournal.com.ua/assets/Journal/english-edition/MMI_2015_2/039Fomin.pdf
  26. Fomin, O. (2014). Modern requirements to carrying systems of railway general-purpose gondola cars. Metallurgical and Mining Industry, 5, 31–43. Available at: https://www.metaljournal.com.ua/assets/Journal/9-Fomin.pdf
  27. Kosmin, V. V. (2007). Osnovy nauchnykh issledovaniy. Moscow: GOU «Uchebno-metodicheskiy tsentr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporte», 271.
  28. 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
  29. Krol, O., Sokolov, V. (2020). Modeling of Spindle Node Dynamics Using the Spectral Analysis Method. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 35–44. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-50794-7_4
  30. Kobzar', A. I. (2006). Prikladnaya matematicheskaya statistika. Moscow, 816.
  31. Ivchenko, G. I., Medvedev, Yu. I. (2014). Matematicheskaya statistika. Moscow, 352.
  32. Rudenko, V. M. (2012). Matematychna statystyka. Kyiv, 304.
  33. A Koshlan, A., Salnikova, O., Chekhovska, M., Zhyvotovskyi, R., Prokopenko, Y., Hurskyi, T. et. al. (2019). Development of an algorithm for complex processing of geospatial data in the special-purpose geoinformation system in conditions of diversity and uncertainty of data. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (9 (101)), 35–45. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.180197
  34. Lukin, V. V., Shadur, L. A., Koturanov, V. I., Khokhlov, A. A., Anisimov, P. S. (2000). Konstruirovanie i raschet vagonov. Moscow, 731.
  35. Vysloukh, S. P. (2011). Informatsiyni tekhnolohiyi v zadachakh tekhnolohichnoi pidhotovky prylado- ta mashynobudivnoho vyrobnytstva. Kyiv, 488.
  36. Petrovich, M. L. (1982). Regressionniy analiz i ego matematicheskoe obespechenie na ES EVM. Moscow, 199.
  37. Lapach, S. N., Chubenko, A. V., Babich, P. N. (2001). Statisticheskie metody v mediko-biologicheskikh issledovaniyakh s ispol'zovaniem Excel. Kyiv, 408.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Фомін, О. В., Ловська, А. О., Литвиненко, А. С., & Сова, С. С. (2022). Визначення особливостей навантаженості несучої конструкції багатофункціонального вагона при експлуатаційних режимах. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(7(117), 6–13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258201

Номер

Том 3 № 7(117) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Oleksij Fomin, Alyona Lovska, 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.