Визначення динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-хопера з фактичними розмірами конструкційних елементів

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
  • Павло Олександрович Скок Державний університет інфраструктури та технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-2891-0295
  • Іван Леонідович Роговський Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-6957-1616

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.225458

Ключові слова:

вагон-хопер, несуча конструкція, динамічна навантаженість, ресурс експлуатації, залізничний транспорт, транспортна механіка

Анотація

Об'єктом дослідження є несуча конструкція вагона-окатишевоза з фактичними розмірами несучих елементів. Одним з найбільш проблемних місць є визначення показників динаміки та міцності несучої конструкції вагона-хопера з фактичними розмірами конструкційних елементів.

Проведено дослідження динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-хопера. При цьому визначено фактичні розміри конструкційних елементів шляхом натурних досліджень. Проведено математичне моделювання динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-хопера з фактичними розмірами конструкційних елементів шляхом математичного моделювання. Дослідження проведені в плоскій систем координат. До уваги прийнято наявність трьох ступенів вільності несучої конструкції вагона-хопера: коливання посмикування, підскакування та галопування. Розв’язання диференціальних рівнянь здійснено в програмному комплексі MathCad. При цьому вони зводилися до нормальної форми Коші, а після цього інтегрувалися за допомогою метода Рунге-Кутта. Встановлено, що максимальна величина прискорення, яке діє на несучу конструкцію вагона-хопера складає 38,5 м/с2, що вище на 2,7 % за прискорення несучої конструкції з номінальними розмірами.

Проведено комп’ютерне моделювання динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-хопера. Розрахунок проведений за методом скінчених елементів в програмному комплексі SolidWorks Simulation (CosmosWorks). Встановлено, що максимальні прискорення зосереджені в середній частині несучої конструкції вагона-хопера та складають 36,2 м/с2. Для верифікації розробленої моделі використаний F-критерій. Проведені розрахунки показали, що розрахункове значення критерію складає Fр=1,09 та є меншим за табличне значення Ft=3,29. Гіпотеза про адекватність не відхиляється.

Визначено власні частоти та форми коливань несучої конструкції вагона-хопера. Встановлено, що значення власних частот коливань несучої конструкції вагона-хопера з фактичними розмірами конструкційних елементів знаходяться в межах допустимих.

Проведені дослідження сприятимуть створенню відповідних напрацювань щодо подовження строку служби вагонів, які вичерпали свій нормативний ресурс, а також підвищенню ефективності експлуатації залізничного транспорту.

Біографії авторів

Олексій Вікторович Фомін , Державний університет інфраструктури та технологій

Доктор технічних наук, професор

Кафедра вагонів та вагонного господарства

Альона Олександрівна Ловська , Український державний університет залізничного транспорту

Кандидат технічних наук, доцентка

Кафедра вагонобудування та якості продукції

Павло Олександрович Скок , Державний університет інфраструктури та технологій

Кандидат наук з державного управління, доцент

Кафедри економіки, маркетингу та бізнес-адміністрування

Іван Леонідович Роговський , Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Науково-дослідний інститут техніки та технологій

Посилання

  1. Bulich, D. I., Sapronova, S. Yu., Koshel, A. A. (2019). Assessment of the reliability of the residual life of load-bearing structures of freight wagons. Lohistychne upravlinnia ta bezpeka rukhu na transporti, 17–19.
  2. Sapronova, S. Yu., Bulich, D. I., Tkachenko, V. P. (2017). Prodovzhennia terminu ekspluatatsii vantazhnykh vahoniv. Visnyk Skhidnoukrainskoho Natsionalnoho universytetu imeni Volodymyra Dalia, 3 (233), 179–182.
  3. Okorokov, A., Fomin, O., Lovska, A., Vernigora, R., Zhuravel, I., Fomin, V. (2018). Research into a possibility to prolong the time of operation of universal open top wagon bodies that have exhausted their standard resource. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (93)), 20–26. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.131309
  4. Afanasev, A. E. (2008). Razrabotka metodiki raschetno-eksperimentalnogo obosnovaniia prodleniia sroka sluzhby poluvagonov. Izvestiia PGUPS, 2, 125–135.
  5. Boronenko, Iu. P., Tretiakov, A. V., Zharova, E. A. (2012). O korrektirovke Polozheniia o prodlenii sroka sluzhby gruzovykh vagonov, kursiruiuschikh v mezhdunarodnom soobschenii. Evraziia vesti Moskva, 10, 13–14.
  6. Anofriev, V. H., Reidemeister, O. H., Kalashnyk, V. A., Kulieshov, V. P. (2016). To the issue of extending the service life of cars for transportation of pellets. Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 3 (63), 148–160. doi: http://doi.org/10.15802/stp2016/74749
  7. Putiato, A. V., Konovalov, E. N., Afanaskov, P. M. (2016). Prediction of the residual resource of the coach hopper-batcher after long operation taking into account actual physical and mechanical characteristics of the material of the bearing structure. Mekhanika mashin, mekhanizmov i materialov, 1 (34), 26–35.
  8. Bogomaz, G. I., Mekhov, D. D., Pilipchenko, O. P., Chernomashentseva, Iu. G. (1992). Nagruzhennost konteinerov-tsistern, raspolozhennykh na zheleznodorozhnoi platforme, pri udarakh v avtostsepku. Dinamіka ta keruvannia rukhom mekhanіchnikh sistem, 87–95.
  9. Fomin, O., Lovska, A., Radkevych, V., Horban, A., Skliarenko, I., Gurenkova, O. (2019). The dynamic loading analysis of containers placed on a flat wagon during shunting collisions. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, 14 (21), 3747–3752.
  10. Fomin, O., Lovska, A., Pistek, V., Kucera, P. (2020). Research of stability of containers in the combined trains during transportation by railroad ferry. MM Science Journal, 2020 (1), 3728–3733. doi: http://doi.org/10.17973/mmsj.2020_03_2019043
  11. Kirianov, D. V. (2006). Mathcad 13. Saint Petersburg: BKHV. Peterburg, 608.
  12. Diakonov, V. (2000). MATHCAD 8/2000: spetsialnii spravochnik. Saint Petersburg: Piter, 592.
  13. DSTU 7598:2014. Vahony vantazhni. Zahalni vymohy do rozrakhunkiv ta proektuvannia novykh i modernizovanykh vahoniv kolii 1520 mm (nesamokhidnykh) (2015). Kyiv, 162.
  14. GOST 33211-2014. Vagony gruzovye. Trebovaniia k prochnosti i dinamicheskim kachestvam (2016). Moscow: Standartinform, 54.
  15. Fomin, O., Lovska, A., Píštěk, V., Kučera, P. (2019). Dynamic load effect on the transportation safety of tank containers as part of combined trains on railway ferries. Vibroengineering PROCEDIA, 29, 124–129. doi: http://doi.org/10.21595/vp.2019.21138
  16. Vatulia, G. L., Lobiak, O. V., Deryzemlia, S. V., Verevicheva, M. A., Orel, Y. F. (2019). Rationalization of cross-sections of the composite reinforced concrete span structure of bridges with a monolithic reinforced concrete roadway slab. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 664, 012014. doi: http://doi.org/10.1088/1757-899x/664/1/012014
  17. Vatulia, G., Komagorova, S., Pavliuchenkov, M. (2018). Optimization of the truss beam. Verification of the calculation results. MATEC Web of Conferences, 230, 02037. doi: http://doi.org/10.1051/matecconf/201823002037
  18. Kondratiev, A. V., Gaidachuk, V. E., Kharchenko, M. E. (2019). Relationships Between the Ultimate Strengths of Polymer Composites in Static Bending, Compression, and Tension. Mechanics of Composite Materials, 55 (2), 259–266. doi: http://doi.org/10.1007/s11029-019-09808-x
  19. Ivchenko, G. I., Medvedev, Iu. I. (2014). Matematicheskaia statistika. Moscow: Librikom, 352.
  20. Rudenko, V. M. (2012). Matematychna statystyka. Kyiv: Tsentr uchbovoi literatury, 304.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-02-26

Як цитувати

Фомін , О. В., Ловська , А. О., Скок , П. О., & Роговський , І. Л. (2021). Визначення динамічної навантаженості несучої конструкції вагона-хопера з фактичними розмірами конструкційних елементів. Technology Audit and Production Reserves, 1(1(57), 6–11. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.225458

Номер

Том 1 № 1(57) (2021): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Технології машинобудування: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Oleksij Fomin, Alyona Lovska , Pavel Skok , Ivan Rogovskii

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.