Визначення динамічних показників пневматичної ресори швидкісного рухомого складу у зоні рейкового стику залізничної колії

Автор(и)

  • Андрій Ярославович Кузишин Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-3012-5395
  • Віталій Володимирович Ковальчук Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0003-4350-1756
  • Юрій Ярославович Ройко Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0003-0055-9413
  • Юлія Миколаївна Германюк Національний університет «Львівська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-4905-8313
  • Юрій Володимирович Терещак Львівський науково-дослідний інститут судових експертиз, Україна https://orcid.org/0000-0002-2603-3535
  • Андрій Луарсабович Пуларія Український державний університет науки і технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-1144-4179

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.315183

Ключові слова:

стик залізничних рейок, пневматична ресора, швидкісний рухомий склад, прискорення гумокордної оболонки, деформації ресори, власна частота коливань ресори

Анотація

Об’єктом дослідження є пневматична ресора швидкісного рухомого складу залізниці, в умовах руху по рейковому стику залізничної колії із вертикальним уступом.

Вирішується проблема встановлення динамічної поведінки гумокордної оболонки пневматичної ресори швидкісного рухомого складу залізниці із врахуванням конструктивних особливостей залізничної колії, а саме рейкового стику.

Наведено методологію експериментальних випробувань пневматичної ресори швидкісного рухомого складу залізниці із використанням запропонованої динамічної випробувальної установки. Проведено експериментальні випробування пневматичної ресори у межах рейкового стику залізничної колії, що має вертикальний уступ 7,0 мм. Встановлено, що максимальна величина прискорень гумокордної оболонки пневматичної ресори виникає у вертикальній площині. Максимальні вертикальні прискорення гумокордної оболонки пневматичної ресори склали 2,4 м/с2, горизонтальні поперечні прискорення – 0,85 м/с2 та горизонтальні повздовжні прискорення – 0,9 м/с2.

Встановлено, що деформації пневматичної ресори у вертикальній площині є вищими за деформації у горизонтальний площині. Величина максимальних вертикальних деформацій пневматичної ресори склала 4,1 мм, при цьому максимальна величина горизонтальних деформацій становила 1,2 мм.

За отриманими записами вільних коливань гумокордної оболонки пневматичної ресори визначено власні частоти та логарифмічні декременти згасання коливань. Встановлено, що значення першої власної частота коливань пневматичної ресори становить 3,21 Гц.

За побудованим графіком згасання коливань із апроксимуючою експонентою визначено логарифмічний декремент згасання коливань гумокордної оболонки пневматичної ресори. Він складає 0,2147.

Отримані значення динамічних показників нової пневматичної ресори можуть у подальшому використовуватися для контролю зміни фізико-механічних властивостей гумокордної оболонки пневматичної ресори в експлуатаційних умовах залізничної колії. На практиці інженери та наукові співробітники зможуть враховувати отримані динамічні показники ресори при проєктуванні та удосконалені пневматичної ресори, в умовах швидкісного руху поїздів

Біографії авторів

Андрій Ярославович Кузишин, Національний університет «Львівська політехніка»

Доктор філософії

Кафедра залізничного транспорту

Віталій Володимирович Ковальчук, Національний університет «Львівська політехніка»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра залізничного транспорту

Юрій Ярославович Ройко, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент, завідувач кафедри

Кафедра транспортних технологій

Юлія Миколаївна Германюк, Національний університет «Львівська політехніка»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра транспортних технологій

Юрій Володимирович Терещак, Львівський науково-дослідний інститут судових експертиз

Кандидат технічних наук, судовий експерт

Андрій Луарсабович Пуларія, Український державний університет науки і технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра вагони та вагонне господарство

Посилання

  1. 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
  2. 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
  3. 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, 2684, 020007. https://doi.org/10.1063/5.0120402
  4. 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
  5. 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. https://doi.org/10.1080/00423111003731258
  6. 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
  7. 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.html
  8. 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
  9. Sayyaadi, H., Shokouhi, N. (2009). New dynamics model for rail vehicles and optimizing air suspension parameters using GA. International Jurnal of Science & Technology, 16 (6), 496–512. Available at: https://scientiairanica.sharif.edu/article_3135.html
  10. Jin, X., Wen, Z., Wang, K., Xiao, X. (2006). Effect of passenger car curving on rail corrugation at a curved track. Wear, 260 (6), 619–633. https://doi.org/10.1016/j.wear.2005.03.016
  11. Jin, X. S., Wen, Z. F. (2008). Effect of discrete track support by sleepers on rail corrugation at a curved track. Journal of Sound and Vibration, 315 (1-2), 279–300. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2008.01.057
  12. 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. https://doi.org/10.1177/0954407017704589
  13. 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, 429–449. https://doi.org/10.1080/00423114.2010.486036
  14. 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. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.423-426.2026
  15. 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
  16. Li, X., He, Y., Liu, W., Wei, Y. (2015). Research on the vertical stiffness of a rolling lobe air spring. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 230 (4), 1172–1183. https://doi.org/10.1177/0954409715585370
  17. 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
  18. Nakajima, T., Shimokawa, Y., Mizuno, M., Sugiyama, H. (2014). Air Suspension System Model Coupled With Leveling and Differential Pressure Valves for Railroad Vehicle Dynamics Simulation. Journal of Computational and Nonlinear Dynamics, 9 (3). https://doi.org/10.1115/1.4026275
  19. Tanaka, T., Sugiyama, H. (2019). Prediction of railway wheel load unbalance induced by air suspension leveling valves using quasi-steady curve negotiation analysis procedure. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K: Journal of Multi-Body Dynamics, 234 (1), 19–37. https://doi.org/10.1177/1464419319867179
  20. 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
  21. Kuzyshyn, A., Kovalchuk, V., Sobolevska, Y., Royko, Y., Kravets, I. (2024). Determining the effect of additional tank volume and air pressure in the spring on the dynamic indicators of a pneumatic system of spring suspension in high-speed railroad rolling stock. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (129)), 47–62. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.304051
  22. 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
  23. 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
  24. Qi, Z., Li, F., Yu, D. (2016). A three-dimensional coupled dynamics model of the air spring of a high-speed electric multiple unit train. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 231 (1), 3–18. https://doi.org/10.1177/0954409715620534
  25. Xu, L. (2014). Research on nonlinear modeling and dynamic characteristics of lateral stiffness of vehicle air spring system. Advances in Mechanical Engineering, 12 (6). https://doi.org/10.1177/1687814020930457
  26. Redchenko, V. P. (2014). Analysis of dynamic testing of bridges using the program "SPECTRUM". Mosty ta tuneli: teoriya, doslidzhennia, praktyka, 6, 119–125. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Mttdp_2014_6_17
  27. Kuzyshyn, A. Ya., Kovalchuk, V. V., Kostiv, N. V. (2024). Investigation of the Influence of a Turnout Cross on Vertical and Horizontal Deformations of a Pneumatic Spring of High-Speed Rolling Stock. Science and Transport Progress, 3 (107), 63–72. https://doi.org/10.15802/stp2024/312930
Визначення динамічних показників пневматичної ресори швидкісного рухомого складу у зоні рейкового стику залізничної колії

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-27

Як цитувати

Кузишин, А. Я., Ковальчук, В. В., Ройко, Ю. Я., Германюк, Ю. М., Терещак, Ю. В., & Пуларія, А. Л. (2024). Визначення динамічних показників пневматичної ресори швидкісного рухомого складу у зоні рейкового стику залізничної колії. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(7 (132), 65–74. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.315183

Номер

Том 6 № 7 (132) (2024): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Andrii Kuzyshyn, Vitalii Kovalchuk, Yuriy Royko, Yuliia Hermaniuk, Yuriy Tereshchak, Andrii Pulariia

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.