Визначення закономірностей впливу геометричних параметрів з’єднувального трубопроводу на динамічні показники пневматичної ресори залізничного рухомого складу
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.274180Ключові слова:
рухомий склад залізниць, пневматична ресора, з’єднувальний трубопровід, динамічні характеристики пневморесориАнотація
Об’єктом дослідження є процес визначення динамічних показників пневматичної ресори, що використовується як головний елемент другої ступені ресорного підвішування у швидкісному рухомому складі залізниці, на основі впливу геометричних параметрів з’єднувального трубопроводу.
Встановлено, що динамічні показники рухомого складу головним чином залежать від роботи пневматичної ресори, характеристики якої в значній мірі визначаються геометричними параметрами з’єднувального елементу між пневматичною ресорою та додатковим резервуаром.
Розроблено математичну модель коливань двомасової системи, елементи якої з’єднуються через пневматичну систему ресорного підвішування. Робота пневматичної системи описана за допомогою рівнянь Бойля-Маріотта, стану ідеального газу, енергії для потоку в з’єднувальному трубопроводі та закону збереження енергії.
Проведено теоретичні дослідження впливу діаметра та довжини з’єднувального елементу системи пневматичного ресорного підвішування на втрату енергії та коефіцієнт демпфування за цикл її роботи та жорсткість пневматичної ресори.
Встановлено, що залежність жорсткості пневматичної ресори, змінюючи значення діаметру з’єднувального елементу від 6 мм до 30 мм, має нелінійний характер.
У процесі стиснення жорсткість пневматичної ресори змінюється при довжині з’єднувального елементу 1 м від 927 кН/м – статична жорсткість до 497 кН/м – динамічна жорсткість.
Побудовано залежності втрати енергії та коефіцієнта демпфування за цикл роботи пневматичної системи ресорного підвішування на основі петлі гістерезису.
Встановлено, що різниця між коефіцієнтом демпфування у процесі стиснення та розширення пневматичної ресори складає не більше 4 %.
Встановлено, що проєктування швидкісного рухомого складу є неможливим без якісного моделювання процесу роботи пневматичної системи ресорного підвішування
Посилання
- Proekt planu vidnovlennia Ukrainy. Materialy robochoi hrupy «Vidnovlennia ta rozbudova infrastruktury» (2022). Natsionalna rada z vidnovlennia Ukrainy vid naslidkiv viyny, 178. Available at: https://www.kmu.gov.ua/storage/app/sites/1/recoveryrada/ua/restoration-and-development-of-infrastructure.pdf
- Kuzyshyn, A., Batig, A., Kostritsa, S., Sobolevska, J., Kovalchuk, V., Dovhanyuk, S., Voznyak, O. (2018). Research of safety indicators of diesel train movement with two-stage spring suspension. MATEC Web of Conferences, 234, 05003. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201823405003
- Kuzyshyn, A., Batig, A., Kostritsa, S., Sobolevska, J., Dovhaniuk, S., Dzhus, V. (2020). Study of the dynamic behavior of rolling stock using a computer experiment. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 985 (1), 012002. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/985/1/012002
- Kovalchuk, V., Kuzyshyn, A., Kostritsya, S., Sobolevska, Y., Batig, A., Dovganyuk, S. (2018). Improving a methodology of theoretical determination of the frame and directing forсes in modern diesel trains. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (96)), 19–26. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.149838
- Kuzyshyn, A., Kostritsa, S., Ursulyak, L., Batig, A., Sobolevska, J., Voznyak, O. (2019). Research of the impact of geometric unevenness of the railway track on the dynamic parameters of the railway rolling stock with two-stage spring suspension. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 664 (1), 012024. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/664/1/012024
- Moheyeldein, M. M., Abd-El-Tawwab, A. M., Abd El-gwwad, K. A., Salem, M. M. M. (2018). An analytical study of the performance indices of air spring suspensions over the passive suspension. Beni-Suef University Journal of Basic and Applied Sciences, 7 (4), 525–534. doi: https://doi.org/10.1016/j.bjbas.2018.06.004
- Alonso, A., Giménez, J. G., Nieto, J., Vinolas, J. (2010). Air suspension characterisation and effectiveness of a variable area orifice. Vehicle System Dynamics, 48, 271–286. doi: https://doi.org/10.1080/00423111003731258
- Matsumiya, S., Nishioka, K., Nishimura, S., Suzuki, M. (1969). On the diaphragm air spring sumride. The Sumitomo Search, 2, 86–92.
- Berg, M. (1999). A Three–Dimensional Airspring Model with Friction and Orifice Damping. Vehicle System Dynamics, 33, 528–539. doi: https://doi.org/10.1080/00423114.1999.12063109
- Sayyaadi, H., Shokouhi, N. (2010). Effects of air reservoir volume and connecting pipes' length and diameter on the air spring behavior in rail-vehicles. Iranian Journal of Science and Technology Transaction B: Engineering, 34 (B5), 499–508.
- Xu, L. (2020). Mathematical Modeling and Characteristic Analysis of the Vertical Stiffness for Railway Vehicle Air Spring System. Mathematical Problems in Engineering, 2020, 1–12. doi: https://doi.org/10.1155/2020/2036563
- Nieto, A. J., Morales, A. L., González, A., Chicharro, J. M., Pintado, P. (2008). An analytical model of pneumatic suspensions based on an experimental characterization. Journal of Sound and Vibration, 313 (1-2), 290–307. doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2007.11.027
- Sowayan, A. (2020). Stiffness of a Nonlinear Adiabatic Polytropic Air Spring Model: Quantitative and Conductive Investigation. International Review on Modelling and Simulations (IREMOS), 13 (3), 177. doi: https://doi.org/10.15866/iremos.v13i3.18761
- Zhu, H., Yang, J., Zhang, Y., Feng, X. (2017). A novel air spring dynamic model with pneumatic thermodynamics, effective friction and viscoelastic damping. Journal of Sound and Vibration, 408, 87–104. doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2017.07.015
- Chen, J.-J., Yin, Z.-H., Rakheja, S., He, J.-H., Guo, K.-H. (2017). Theoretical modelling and experimental analysis of the vertical stiffness of a convoluted air spring including the effect of the stiffness of the bellows. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 232 (4), 547–561. doi: https://doi.org/10.1177/0954407017704589
- Gao, H. X., Chi, M. R., Zhu, M. H., Wu, P. B. (2013). Study on Different Connection Types of Air Spring. Applied Mechanics and Materials, 423-426, 2026–2034. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.423-426.2026
- Reidemeister, O. H., Kivisheva, A. V. (2016). Dependence of air spring parameters on throttle resistance. Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 2 (62), 157–164. doi: https://doi.org/10.15802/stp2016/67339
- Reidemeister, O. H., Laguza, A. V. (2018). Determination of characteristics of throttling device for pneumatic spring. Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 1 (73), 66–76. doi: https://doi.org/10.15802/stp2018/123394
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Andrii Kuzyshyn, Vitalii Kovalchuk, Volodymyr Stankevych, Volodymyr Hilevych
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.
