Визначення впливу об’єму додаткового резервуару та тиску повітря в ресорі на динамічні показники пневматичної системи ресорного підвішування швидкісного рухомого складу
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.304051Ключові слова:
пневматична система ресорного підвішування, жорсткість ресори, коефіцієнт демпфування, рухомий склад залізниціАнотація
Об’єктом дослідження є пневматична система ресорного підвішування рухомого складу в умовах швидкісного руху від 170 до 250 км/год.
На основі термодинамічної моделі пневматичної системи ресорного підвішування проведено дослідження впливу об’єму додаткового резервуару та початкового тиску в пневматичній ресорі на характер зміни динамічної жорсткості ресори, втрат енергії та коефіцієнта демпфування.
На основі побудованих залежностей «сила-деформація» пневматичної ресори встановлено, що зміна величини об’єму додаткового резервуару незначно впливає на величину деформування пневматичної ресори при різних швидкостях швидкісного рухомого складу.
Встановлено, що в діапазоні швидкостей рухомого складу 170–250 км/год, діаметрі з’єднувального трубопроводу 30 мм та при об’ємі додаткового резервуару від 30 до 60 л максимальна зміна динамічної жорсткості пневматичної ресори до 15,5 % відбувається при тиску в ресорі 6,5 атм.
Побудовано залежності втрати енергії та коефіцієнта демпфування за цикл роботи пневматичної системи ресорного підвішування. Встановлено, що збільшення об’єму додаткового резервуару та початкового тиску в пневматичній ресорі призводить до збільшення втрати енергії за цикл роботи пневматичної системи. Максимальні значення коефіцієнту демпфування в усьому розглянутому діапазоні змінних параметрів складають 1,16–1,29.
Встановлено, що при об’ємі додаткового резервуару в межах від 30 до 50 літрів максимальні значення коефіцієнта демпфування спостерігаються при діаметрі з’єднувального трубопроводу 25 мм та швидкості руху від 200 до 250 км/год. А при об’ємі додаткового резервуару 60 літрів – при діаметрі 30 мм та швидкості руху від 170 до 250 км/год
Посилання
- Kuzyshyn, A., Sobolevska, J., Kostritsa, S., Batig, A., Boiarko, V. (2023). Mathematical modeling of the second stage of spring suspension of high-speed rolling stock. AIP Conference Proceedings. https://doi.org/10.1063/5.0120402
- Mendia-Garcia, I., Gil-Negrete Laborda, N., Pradera-Mallabiabarrena, A., Berg, M. (2020). A survey on the modelling of air springs – secondary suspension in railway vehicles. Vehicle System Dynamics, 60 (3), 835–864. https://doi.org/10.1080/00423114.2020.1838566
- 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. 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. https://doi.org/10.1088/1757-899x/664/1/012024
- Mendia-Garcia, I., Gil-Negrete, N., Nieto, F. J., Facchinetti, A., Bruni, S. (2022). Analysis of the axial and transversal stiffness of an air spring suspension of a railway vehicle: mathematical modelling and experiments. International Journal of Rail Transportation, 12 (1), 56–75. https://doi.org/10.1080/23248378.2022.2136276
- 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. 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. https://doi.org/10.1088/1757-899x/985/1/012002
- Oda, N., Nishimura, S. (1970). Vibration of Air Suspension Bogies and Their Design. Bulletin of JSME, 13 (55), 43–50. https://doi.org/10.1299/jsme1958.13.43
- Presthus, M. (2002). Derivation of air spring model parameters for train simulation. Derby (UK): Lulea University of Technology. Available at: https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1023208/FULLTEXT01.pdf
- Eickhoff, B. M., Evans, J. R., Minnis, A. J. (1995). A Review of Modelling Methods for Railway Vehicle Suspension Components. Vehicle System Dynamics, 24 (6-7), 469–496. https://doi.org/10.1080/00423119508969105
- Berg, M. (1999). A Three–Dimensional Airspring Model with Friction and Orifice Damping. Vehicle System Dynamics, 33 (sup1), 528–539. https://doi.org/10.1080/00423114.1999.12063109
- Bruni, S., Vinolas, J., Berg, M., Polach, O., Stichel, S. (2011). Modelling of suspension components in a rail vehicle dynamics context. Vehicle System Dynamics, 49 (7), 1021–1072. https://doi.org/10.1080/00423114.2011.586430
- Quaglia, G., Sorli, M. (2001). Air Suspension Dimensionless Analysis and Design Procedure. Vehicle System Dynamics, 35 (6), 443–475. https://doi.org/10.1076/vesd.35.6.443.2040
- 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. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2007.11.027
- Doquier, N. (2010). Multiphysics modelling of multibody systems – application to railway pneumatic suspensions. Louvain-la-Neuve: Universite Catholique de Louvain. Available at: https://dial.uclouvain.be/pr/boreal/object/boreal:33474/datastream/PDF_01/view
- Docquier, N., Fisette, P., Jeanmart, H. (2007). Multiphysic modelling of railway vehicles equipped with pneumatic suspensions. Vehicle System Dynamics, 45 (6), 505–524. https://doi.org/10.1080/00423110601050848
- Facchinetti, A., Mazzola, L., Alfi, S., Bruni, S. (2010). Mathematical modelling of the secondary airspring suspension in railway vehicles and its effect on safety and ride comfort. Vehicle System Dynamics, 48 (sup1), 429–449. https://doi.org/10.1080/00423114.2010.486036
- Kuzyshyn, A., Kovalchuk, V., Stankevych, V., Hilevych, V. (2023). Determining patterns in the influence of the geometrical parameters of the connecting pipeline on the dynamic parameters of the pneumatic spring of railroad rolling stock. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (7 (121)), 57–65. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.274180
- Reidemeister, O. H., Kivisheva, A. V. (2016). Dependence of air spring parameters on throttle resistance. Science and Transport Progress, 2 (62), 157–164. https://doi.org/10.15802/stp2016/67339
- 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. https://doi.org/10.1155/2020/2036563
- Li, X., Li, T. (2013). Research on vertical stiffness of belted air springs. Vehicle System Dynamics, 51 (11), 1655–1673. https://doi.org/10.1080/00423114.2013.819984
- 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. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2017.07.015
- Li, X., Wei, Y., He, Y. (2016). Simulation on polytropic process of air springs. Engineering Computations, 33 (7), 1957–1968. https://doi.org/10.1108/ec-08-2015-0224
- Sayyaadi, H., Shokouhi, N. (2010). Effects of air reservoir volume and connecting pipes' length and diameter on the air spring behavior inrail–vehicles. Iranian Journal of Science & Technology, Transaction B: Engineering, 34 (B5), 499–508. Available at: https://ijstm.shirazu.ac.ir/article_916_157948bcc403bde6684123802e17f1d1.pdf
- Mendia-Garcia, I., Facchinetti, A., Bruni, S., Gil-Negrete, N. (2023). Analysis and modelling of the dynamic stiffness up to 400 Hz of an air spring with a pipeline connected to a reservoir. Journal of Sound and Vibration, 557, 117740. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2023.117740
- Zheng, Y., Shangguan, W.-B. (2023). A combined analytical model for orifice-type and pipe-type air springs with auxiliary chambers in dynamic characteristic prediction. Mechanical Systems and Signal Processing, 185, 109830. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2022.109830
- Mazzola, L., Berg, M. (2012). Secondary suspension of railway vehicles - air spring modelling: Performance and critical issues. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 228 (3), 225–241. https://doi.org/10.1177/0954409712470641
- Sayyaadi, H, Shokouhi, N. (2009). Improvement of passengers ride comfort in rail vehicles equipped with air springs. World Academy of Science, Engineering and Technology, 53, 827–833. Available at: https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=519a6631377f3334f9e80d6b02df0ab15b87c024
- Sysyn, M., Nabochenko, O., Kovalchuk, V., Gerber, U. (2019). Evaluation of railway ballast layer consolidation after maintenance works. Acta Polytechnica, 59 (1), 77–87. https://doi.org/10.14311/ap.2019.59.0077
- Sysyn, M., Nabochenko, O., Kovalchuk, V., Gruen, D., Pentsak, A. (2019). Improvement of inspection system for common crossings by track side monitoring and prognostics. Structural Monitoring and Maintenance, 6 (3), 219–235. Available at: https://crust.ust.edu.ua/items/70644a7f-f72e-4b9f-a36a-b367115d3bd3
- Przybylowicz, M., Sysyn, M., Kovalchuk, V., Nabochenko, O., Parneta, B. (2020). Experimental and theoretical evaluation of side tamping method for ballasted railway track maintenance. Transport Problems, 15 (3), 93–106. https://doi.org/10.21307/tp-2020-036
- Sysyn, M., Gerber, U., Gruen, D., Nabochenko, O., Kovalchuk, V. (2019). Modelling and vehicle based measurements of ballast settlements under the common crossing. European Transport - Trasporti Europei, 71. Available at: https://www.researchgate.net/publication/332712273_Modelling_and_vehicle_based_measurements_of_ballast_settlements_under_the_common_crossing
- Sysyn, M., Kovalchuk, V., Gerber, U., Nabochenko, O., Parneta, B. (2019). Laboratory Evaluation of Railway Ballast Consolidation by the Non-Destructive Testing. Communications - Scientific Letters of the University of Zilina, 21 (2), 81–88. https://doi.org/10.26552/com.c.2019.2.81-88
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Andrii Kuzyshyn, Vitalii Kovalchuk, Yuliya Sobolevska, Yuriy Royko, Vitaliy Korendiy, Ivan Kravets
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.
