Обґрунтування доцільності застосування композиційних складових в довгобазному вагоні-платформі

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
  • Анна Миколаївна Фоміна Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля, Україна https://orcid.org/0000-0002-9810-8997
  • Григорій Олексійович Бойко Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля, Україна https://orcid.org/0000-0001-5065-3200

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.261585

Ключові слова:

транспортна механіка, вагон-платформа, контейнер, несуча конструкція, композитний матеріал, опір втомі

Анотація

Проведено удосконалення несучої конструкції довгобазного вагона-платформи для перевезення контейнерів. Дане удосконалення полягає у створенні надбудов для розміщення фітингових упорів із композитного матеріалу. Конструкція надбудов забезпечує можливість зменшення динамічних навантажень між контейнерами та вагоном-платформою за рахунок пружно-фрикційних зв’язків.

Проведено визначення динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-платформи. Для цього сформовано математичну модель, яка враховує його переміщення у вертикальній площині. Результати розв’язку математичної моделі встановили, що отримані величини прискорень, відповідно, на 5,3 % та 6,2 % нижче за ті, що діють на вагон-платформу та контейнер з урахуванням типової схеми їх взаємодії.

Для забезпечення міцності надбудови проведено розрахунок за методом скінчених елементів. Встановлено, що максимальні напруження виникають у похилих частинах надбудови і складають 113,6 МПа, що значно нижче за допустимі.

Також в рамках дослідження проведено визначення динамічної навантаженості удосконаленої конструкції вагона-платформи при  русі у порожньому стані. Результати проведених розрахунків показали, що визначені показники динаміки знаходяться в межах допустимих, а хід руху вагона-платформи є “добрим”.

Визначено коефіцієнт опору втоми несучої конструкції вагона-платформи з урахуванням нової схеми взаємодії з контейнерами. З урахуванням запропонованих рішень стає можливим збільшити коефіцієнт опору втоми несучої конструкції вагона-платформи на 8 % у порівнянні з типовою схемою.

Проведені дослідження сприятимуть зменшенню витрат на утримання засобів комбінованого транспорту, а також підвищенню ефективності їх функціонування

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

Анна Миколаївна Фоміна, Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля

Доктор філософії, науковий співробітник

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

Григорій Олексійович Бойко, Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра «Залізничний, автомобільний транспорт та підйомно-транспортні машини»

Посилання

  1. Pospelov, B., Rybka, E., Meleshchenko, R., Borodych, P., Gornostal, S. (2019). Development of the method for rapid detection of hazardous atmospheric pollution of cities with the help of recurrence measures. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (97)), 29–35. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.155027
  2. Danchenko, Y., Andronov, V., Barabash, E., Obigenko, T., Rybka, E., Meleshchenko, R., Romin, A. (2017). Research of the intramolecular interactions and structure in epoxyamine composites with dispersed oxides. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (19 (90)), 4–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.118565
  3. Bhattacharyya, R., Hazra, A. (2013). A study on stress analysis of ISO tank container. 58th Congress of The Indian Society of Theoretical and Applied Mechanics. Available at: https://www.researchgate.net/publication/316320046_A_study_on_stress_analysis_of_ISO_tank_container
  4. Lisowski, E., Czyzycki, W. (2011). Transport and storage of LNG in container. Journal of KONES Powertrain and Transport, 18 (3), 193–201. Available at: https://ilot.lukasiewicz.gov.pl/kones/2011/3_2011/2011_lisowski_czyzycki_transport_and_storage.pdf
  5. Liguori, A., Formato, A., Pellegrino, A., Villecco, F. (2021). Study of Tank Containers for Foodstuffs. Machines, 9, 44. doi: https://doi.org/10.3390/machines9020044
  6. Bekturov, K. B., Zaripov, R. Yu., Medvedev, A., Kaerbekov, D. (2017). Perspektivy primeneniya kompozitsionnykh materialov v gruzovom vagonostroenii. Nauka i tekhnika Kazakhstana, 1-2, 25–33. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-primeneniya-kompozitsionnyh-materialov-v-gruzovom-vagonostroenii
  7. Mistry, P. J., Johnson, M. S., Galappaththi, U. I. K. (2021). Selection and ranking of rail vehicle components for optimal lightweighting using composite materials. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 235 (3), 390–402. doi: https://doi.org/10.1177/0954409720925685
  8. 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, 152. doi: https://doi.org/10.3390/jcs5060152
  9. 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
  10. Wróbel, A., Płaczek, M., Buchacz, A. (2017). An Endurance Test of Composite Panels. Solid State Phenomena, 260, 241–248. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.260.241
  11. Lang, D., Radford, D. W. (2021). Design Optimization of a Composite Rail Vehicle Anchor Bracket. Urban Rail Transit, 7 (2), 84–100. doi: https://doi.org/10.1007/s40864-021-00144-9
  12. Jagadeesh, P., Puttegowda, M., Oladijo, O. P., Lai, C. W., Gorbatyuk, S., Matykiewicz, D. et. al. (2022). A comprehensive review on polymer composites in railway applications. Polymer Composites, 43 (3), 1238–1251. doi: https://doi.org/10.1002/pc.26478
  13. Han, Y., Sun, W., Zhou, J., Gong, D. (2019). Vibration Analysis of Composite Multilayer Floor of High-Speed Train. Shock and Vibration, 2019, 1–13. doi: https://doi.org/10.1155/2019/6276915
  14. Lovska, A., Fomin, O., Pistek, V., Kucera, 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
  15. 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
  16. Domin, Yu. V., Cherniak, H. Yu. (2003). Osnovy dynamiky vahoniv. Kyiv: KUETT, 269.
  17. 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
  18. Lovska, A. (2015). Computer simulation of wagon body bearing structure dynamics during transportation by train ferry. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (75)), 9–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.43749
  19. Kir'yanov, D. V. (2006). Mathcad 13. Sankt-Peterburg: BKHV. Peterburg, 608.
  20. D'yakonov, V. (2000). MATHCAD 8/2000. Sankt-Peterburg: Piter, 592.
  21. Pistek, V., Kucera, 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
  22. Lovska, A., Fomin, O., Kucera, P., Pistek, 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
  23. Krol, O., Sokolov, V. (2020). Modeling of Spindle Node Dynamics Using the Spectral Analysis Method. Advances in Design, Simulation and Manufacturing III, 35–44. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-50794-7_4
  24. 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
  25. Gallager, R. (1984). Metod konechnykh elementov. Osnovy. Moscow: Mir, 428.
  26. Alyamovskiy, A. A. (2007). SolidWorks/COSMOSWorks 2006–2007. Inzhenerniy analiz metodom konechnykh elementov. Moscow: DMK, 784.
  27. Alyamovskiy, A. A. (2010). COSMOSWorks. Osnovy rascheta konstruktsiy v srede SolidWorks. Moscow: DMK, 784.
  28. Sepe, R., Pozzi, A. (2015). Static and modal numerical analyses for the roof structure of a railway freight refrigerated car. Frattura ed Integrità Strutturale, 9 (33), 451–462. doi: https://doi.org/10.3221/igf-esis.33.50
  29. Kondratiev, А. (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. Turpak, S. M., Taran, I. O., Fomin, O. V., Tretiak, O. O. (2018). Logistic technology to deliver raw material for metallurgical production. Scientific Bulletin of National Mining University, 1, 162–169. doi: https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-1/3
  32. 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
  33. Tkachenko, V., Sapronova, S., Kulbovskiy, I., Fomin, O. (2017). Research into resistance to the motion of railroad undercarriages related to directing the wheelsets by a rail track. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (89)), 65–72. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.109791
  34. 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
  35. 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
  36. 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
  37. Lovska, A., Fomin, O., Píštěk, V., Kučera, P. (2020). Dynamic load and strength determination of carrying structure of wagons transported by ferries. Journal of Marine Science and Engineering, 8, 902. doi: https://doi.org/10.3390/jmse8110902
  38. 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
  39. Ustich, P. A., Karpych, V. A., Ovechnikov, M. N. (1999). Nadezhnost' rel'sovogo netyagovogo podvizhnogo sostava. Moscow, 415.
  40. Senko, V. I., Makeev, S. V., Komissarov, V. V., Skorokhodov, S. A. (2018). Features of determination of coefficient of the stock resistance of fatigue of designs of the rolling stock. Vestnik Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta transporta: Nauka i transport, 1 (36), 5–9.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-13

Як цитувати

Фомін, О. В., Ловська, А. О., Фоміна, А. М., & Бойко, Г. О. (2022). Обґрунтування доцільності застосування композиційних складових в довгобазному вагоні-платформі. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7 (118), 14–22. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.261585

Номер

Том 4 № 7 (118) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Oleksij Fomin, Alyona Lovska, Anna Fomina, Gregori Boyko

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.