Виявлення впливу нерівномірного навантаження гальмового башмака візка вантажного вагона на його міцність

Автор(и)

  • Сергій Володимирович Панченко Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0002-7626-9933
  • Альона Олександрівна Ловська Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0002-8604-1764
  • Василь Григорович Равлюк Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0003-4818-9482
  • Андрій Олександрович Бабенко Український державний університет залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0002-6486-468X
  • Олександр Володимирович Деревянчук Чернівецький Національний університет імені Юрія Федьковича , Україна https://orcid.org/0000-0002-3749-9998
  • Оксана Віталіївна Жарова Одеський національний університет “Одеська політехніка”, Україна https://orcid.org/0009-0001-0106-1716
  • Ярослав Володимирович Дерев’янчук Люботинський професійний ліцей залізничного транспорту, Україна https://orcid.org/0000-0002-4932-2751

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.287791

Ключові слова:

вантажний вагон, гальмовий башмак вагона, напружений стан башмака, транспортна механіка, убезпечення руху

Анотація

Об’єктом дослідження є процеси виникнення, сприйняття та перерозподілу навантажень в гальмовому башмаку візка вантажного вагона під час гальмування. Для забезпечення безпеки руху вантажних вагонів виконано дослідження нерівномірного навантаження башмака візка моделі 18–100 вантажного вагона. Сформовано математичний апарат для визначення міцності гальмового башмака з урахуванням нерівномірного навантаження, що передається на нього від гальмової колодки. При цьому гальмовий башмак розглянуто у вигляді рами зі змінною жорсткістю. Встановлено, що напруження, які виникають у башмаку, перевищують допустимі. Для апробації запропонованого математичного апарату здійснено комп’ютерне моделювання міцності гальмового башмака. При цьому застосовано метод скінчених елементів, який реалізовано у SolidWorks Simulation. Розбіжність між результатами, отриманими математичним та комп’ютерним моделюванням склала 5,7 %.

Особливістю отриманих у рамках дослідження результатів є те, що вони дозволяють визначити момент опору, а відповідно і напруження, які діють у башмаку за його довжиною. Це дозволить на послідуючих етапах створити принципово нову його конструкцію.

Сферою практичного застосування отриманих результатів є машинобудівна галузь, зокрема, залізничний транспорт. Умовами практичного застосування результатів дослідження є забезпечення міцності башмака під час гальмування рухомого складу в експлуатації.

Проведені дослідження сприятимуть створенню напрацювань щодо підвищення надійності роботи гальмових систем візків, а також забезпечення технологічності й ремонтопридатності при виготовленні, експлуатації та ремонті складових механічної частини гальм вантажних вагонів нового покоління

Біографії авторів

Сергій Володимирович Панченко, Український державний університет залізничного транспорту

Доктор технічних наук, професор

Ректор

Альона Олександрівна Ловська, Український державний університет залізничного транспорту

Доктор технічних наук, професор

Кафедра інженерії вагонів та якості продукції

Василь Григорович Равлюк, Український державний університет залізничного транспорту

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інженерії вагонів та якості продукції

Андрій Олександрович Бабенко, Український державний університет залізничного транспорту

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра машинобудування та технічний сервіс машин

Олександр Володимирович Деревянчук, Чернівецький Національний університет імені Юрія Федьковича

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра професійної та технологічної освіти і загальної фізики

Оксана Віталіївна Жарова, Одеський національний університет “Одеська політехніка”

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра вищої математики та моделювання систем

Ярослав Володимирович Дерев’янчук, Люботинський професійний ліцей залізничного транспорту

Старший викладач

Посилання

  1. Panchenko, S., Gerlici, J., Vatulia, G., Lovska, A., Pavliuchenkov, M., Kravchenko, K. (2022). The Analysis of the Loading and the Strength of the FLAT RACK Removable Module with Viscoelastic Bonds in the Fittings. Applied Sciences, 13 (1), 79. doi: https://doi.org/10.3390/app13010079
  2. Dižo, J., Harušinec, J., Blatnický, M. (2017). Structural Analysis of a Modified Freight Wagon Bogie Frame. MATEC Web of Conferences, 134, 00010. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201713400010
  3. Panchenko, S., Gerlici, J., Vatulia, G., Lovska, A., Rybin, A., Kravchenko, O. (2023). Strength Assessment of an Improved Design of a Tank Container under Operating Conditions. Communications - Scientific Letters of the University of Zilina, 25 (3). doi: https://doi.org/10.26552/com.c.2023.047
  4. Koptovets, O., Haddad, J. S., Brovko, D., Posunko, L., Tykhonenko, V. (2020). Identification of the conditions of a mine locomotive brake system as well as its functional and morphological model with the stressed closed kinematic circuit. E3S Web of Conferences, 201, 01033. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020101033
  5. Gupta, V., Saini, K., Garg, A. K., Krishan, G., Parkash, O. (2016). Comparative Analysis of Disc Brake Model for Different Materials Investigated Under Tragic Situations. Asian Review of Mechanical Engineering, 5 (1), 18–23. doi: https://doi.org/10.51983/arme-2016.5.1.2409
  6. Safronov, O. (2018). Application of computer-aided simulation to obtain a more precise estimation of brake efficiency of freigh wagons. Collection of Scientific Works of the State University of Infrastructure and Technologies Series “Transport Systems and Technologies,” 32 (2), 61–75. doi: https://doi.org/10.32703/2617-9040-2018-32-2-61-75
  7. Voloshin, D., Afanasenko, I., Derevianchuk, Ya. (2018). The question of the hopper-сar mechanical brake elements improving. Visnyk Skhidnoukrainskoho natsionalnoho universytetu imeni Volodymyra Dalia, 2 (243), 54–59. Available at: https://journals.indexcopernicus.com/api/file/viewByFileId/474997.pdf
  8. Cruceanu, C., Oprea, R., Spiroiu, M., Craciun, C., Arsene, S. (2009). Computer Aided Study Regarding the Influence of Filling Characteristics on the Longitudinal Reactions within the Body of a Braked Train. 13th WSEAS International Conference on Computers, 531–536. Available at: https://www.researchgate.net/publication/239527005_Computer_Aided_Study_Regarding_the_Influence_of_Filling_Characteristics_on_the_Longitudinal_Reactions_within_the_Body_of_a_Braked_Train
  9. Cruceanu, C. (2012). Train Braking. Reliability and Safety in Railway. doi: https://doi.org/10.5772/37552
  10. Kiss, I. (2016). The chemical composition of phosphorous cast irons behavior in the manufacturing of brake shoes meant for the rolling stock. Acta Technica Corviniensis - Bulletin of Engineering, 9 (3), 77–84. Available at: https://www.proquest.com/docview/1806389126
  11. Panchenko, S., Vatulia, G., Lovska, A., Ravlyuk, V., Elyazov, I., Huseynov, I. (2022). Influence of structural solutions of an improved brake cylinder of a freight car of railway transport on its load in operation. EUREKA: Physics and Engineering, 6, 45–55. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2022.002638
  12. Cruceanu, C. (2007). Brakes for railway vehicles. Bucharest: Matrix Rom.
  13. Pascu, L. V. (2015). Cercetări privind îmbunătăţirea calităţii saboţilor de frână destinaţi materialului rulant. University Politehnica Timisoara.
  14. Kiss, I., Cioata, V., Alexa, V., Ratiu, R. (2016). Investigations on the selection of friction materials destined to railway vehicles applications. Annals of the Faculty of Engineering Hunedoara, 14 (4). Available at: https://annals.fih.upt.ro/pdf-full/2016/ANNALS-2016-4-37.pdf
  15. Panchenko, S., Gerlici, J., Vatulia, G., Lovska, A., Ravlyuk, V., Harusinec, J. (2023). Studying the load of composite brake pads under high-temperature impact from the rolling surface of wheels. EUREKA: Physics and Engineering, 4, 155–167. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2023.002994
  16. Ravlyuk, V., Elyazov, İ., Afanasenko, I., Ravliuk, M. (2020). Determination of parameters of abnormal wear of brake pads of freight cars. E3S Web of Conferences, 166, 07003. doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016607003
  17. Chykhladze, E. D. (2011). Opir materialiv. Kharkiv: UkrDAZT, 366. Available at: https://btpm.nmu.org.ua/ua/download/navch-posib/Чихладзе.ОМ.Підручник.pdf
  18. Vatulia, H. L., Hlazunov, Yu. V., Kravtsiv, L. B., Smolianiuk, N. V. (2016). Rozrakhunok rozpirnykh system. Kharkiv: UkrDUZT, 124.
  19. Koziar, M. M., Feshchuk, Yu. V., Parfeniuk, O. V. (2018). Kompiuterna hrafika: SolidWorks. Kherson: Oldi-plius, 252. Available at: https://ep3.nuwm.edu.ua/22175/1/Комп%27ютерна%20графіка.pdf
  20. Pustiulha, S. I., Samostian, V. R., Klak, Yu. V. (2018). Inzhenerna hrafika v SolidWorks. Lutsk: Vezha, 172. Available at: https://lib.lntu.edu.ua/sites/default/files/2021-02/Інженерна%20графіка%20в%20SolidWorks.pdf
  21. Lovskaya, A. (2014). Assessment of dynamic efforts to bodies of wagons at transportation with railway ferries. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (4 (69)), 36–41. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.24997
  22. Lovskaya, A., Ryibin, A. (2016). The study of dynamic load on a wagon–platform at a shunting collision. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7(81)), 4–8. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.72054
  23. Kondratiev, A. V., Gaidachuk, V. E. (2021). Mathematical Analysis of Technological Parameters for Producing Superfine Prepregs by Flattening Carbon Fibers. Mechanics of Composite Materials, 57 (1), 91–100. doi: https://doi.org/10.1007/s11029-021-09936-3
  24. Stoilov, V., Simić, G., Purgić, S., Milković, D., Slavchev, S., Radulović, S., Maznichki, V. (2019). Comparative analysis of the results of theoretical and experimental studies of freight wagon Sdggmrss-twin. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 664 (1), 012026. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/664/1/012026
  25. Das, A., Agarwal, G. (2020). Investigation of Torsional Stability and Camber Test on a Meter Gauge Flat Wagon. Advances in Fluid Mechanics and Solid Mechanics, 271–280. doi: https://doi.org/10.1007/978-981-15-0772-4_24
  26. Dižo, J., Blatnický, M., Sága, M., Harušinec, J., Gerlici, J., Legutko, S. (2020). Development of a New System for Attaching the Wheels of the Front Axle in the Cross-Country Vehicle. Symmetry, 12 (7), 1156. doi: https://doi.org/10.3390/sym12071156
  27. 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
  28. 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 (11), 902. doi: https://doi.org/10.3390/jmse8110902
  29. Šťastniak, P., Moravčík, M., Smetanka, L. (2019). Investigation of strength conditions of the new wagon prototype type Zans. MATEC Web of Conferences, 254, 02037. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201925402037
  30. Lee, W. G., Kim, J.-S., Sun, S.-J., Lim, J.-Y. (2016). The next generation material for lightweight railway car body structures: Magnesium alloys. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 232 (1), 25–42. doi: https://doi.org/10.1177/0954409716646140
  31. Lee, H.-A., Jung, S.-B., Jang, H.-H., Shin, D.-H., Lee, J. U., Kim, K. W., Park, G.-J. (2015). Structural-optimization-based design process for the body of a railway vehicle made from extruded aluminum panels. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 230 (4), 1283–1296. doi: https://doi.org/10.1177/0954409715593971
  32. Wennberg, D., Stichel, S., Wennhage, P. (2012). Substitution of corrugated sheets in a railway vehicle’s body structure by a multiple-requirement based selection process. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 228 (2), 143–157. doi: https://doi.org/10.1177/0954409712467139
  33. Harak, S. S., Sharma, S. C., Harsha, S. P. (2014). Structural Dynamic Analysis of Freight Railway Wagon Using Finite Element Method. Procedia Materials Science, 6, 1891–1898. doi: https://doi.org/10.1016/j.mspro.2014.07.221
  34. Molavitabrizi, D., Laliberte, J. (2020). Methodology for multiscale design and optimization of lattice core sandwich structures for lightweight hopper railcars. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 234 (21), 4224–4238. doi: https://doi.org/10.1177/0954406220920694
Виявлення впливу нерівномірного навантаження гальмового башмака візка вантажного вагона на його міцність

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-10-31

Як цитувати

Панченко, С. В., Ловська, А. О., Равлюк, В. Г., Бабенко, А. О., Деревянчук, О. В., Жарова, О. В., & Дерев’янчук, Я. В. (2023). Виявлення впливу нерівномірного навантаження гальмового башмака візка вантажного вагона на його міцність. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(7 (125), 6–13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.287791

Номер

Том 5 № 7 (125) (2023): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Sergii Panchenko, Alyona Lovska, Vasyl Ravlyuk, Andrii Babenko, Oleksandr Derevyanchuk, Oksana Zharovа, Yaroslav Derevianchuk

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.