Science and Transport Progress
Published October 17, 2022 | Version v1
Journal article Open

Дослідження навантаження несучої конструкції вагона-хопера з дахом із композитного матеріалу

Creators

  • 1. Державний університет інфраструктури та технологій, Ukraine
  • 2. Український державний університет залізничного транспорту, Ukraine
  • 3. Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Ukraine

Description

Мета. У роботі передбачено дослідити навантаження несучої конструкції вагона-хопера з дахом із композитного матеріалу. Це дозволить зменшити тару вагона-хопера та сприятиме збільшенню його вантажопідйомності. Методика. Дослідження проведено на прикладі вагона-хопера для перевезення зерна моделі 19–6869 виробництва ДМЗ «Карпати». Важливо, що використання композитного матеріалу сприяє зменшенню маси даху майже на 40 % порівняно з металевою конструкцією. Тому проведено математичне моделювання динамічного навантаження вагона-хопера з дахом із композитного матеріалу. Розв’язок диференціальних рівнянь здійснено за методом Рунге–Кутти в програмному комплексі MathCad. Початкові умови взято рівними нулю. Для проведення розрахунків узято параметри ресорного підвішування візків моделі 18–100. Отримані результати розрахунків використано під час визначення основних показників міцності даху. Просторову модель даху вагона-хопера створено в середовищі програмного комплексу SolidWorks. Розрахунок здійснено за методом скінченних елементів, який реалізовано в програмному комплексі SolidWorks Simulation (CosmosWorks). Для побудови скінченно-елементної моделі даху вагона-хопера використано ізопараметричні тетраедри. Оптимальну кількість елементів моделі визначено за графоаналітичним методом. Результати. Отримано основні показники динаміки несучої конструкції вагона-хопера з дахом із композиту. Прискорення кузова в центрі мас склало 5,0 м/с2. Коефіцієнт вертикальної динаміки дорівнює 0,67. Установлено, що максимальні еквівалентні напруження в даху за всіх розглянутих схем навантаження не перевищують допустимих значень, тобто міцність даху забезпечується. Наукова новизна. Проведено математичне моделювання динамічного навантаження несучої конструкції вагона-хопера з дахом із композиту. Визначено уточнені величини прискорень як складові динамічного навантаження, що діють на нього в експлуатації, а також коефіцієнт вертикальної динаміки. Установлено показники міцності даху з композиту за основних експлуатаційних режимів навантаження. Практична значимість. Проведені дослідження сприятимуть проєктуванню інноваційних конструкцій рухомого складу, а також підвищенню ефективності його експлуатації.

Files

265331-Article Text-612707-1-10-20221017.pdf

Files (1.1 MB)

Name Size Download all
md5:139b7d77e41381ef51fad47889f5152c
1.1 MB Preview Download

Additional details

Related works

Is identical to
Journal article: http://stp.diit.edu.ua/article/view/265331 (URL)

References

  • Bekturov, K. B., Zaripov, R. Yu., Medvedev, A., & Kaerbekov, D. (2017). Perspektivy primeneniya kompozicionnyh materialov v gruzovom vagonostroenii. Science and Technology of Kazakhstan, 1-2, 25-33. (in Russian)
  • Vagon-khopper bunkernogo tipa dlya perevozki zerna. Model 19-6869. Rukovodstvo po ekspluatatsii. (2015). OAO «ZMK». Moscow. (in Russian)
  • Vagony gruzovye. Trebovaniya k prochnosti i dinamicheskim kachestvam, 54 GOST 33211-2014 (2016). (in Russian)
  • Vagoni vantazhni. Zagalni vimogi do rozrahunkiv ta proektuvannya novih i modernizovanih vagoniv koliyi 1520 mm (nasamohidnih), 250 DSTU 7598:2014 (2015). (in Ukraіnian)
  • Domin, Yu. V., & Chernyak, G. Yu. (2003). Osnovi dinamіki vagonіv: navch. posіb. Kyiv: KUETT. (in Ukrainian)
  • Karakaev, A. K., & Zaripov, R. Yu. (2016). Kompozitnye materialy v gruzovom vagonostroenii. Science and Technology of Kazakhstan, 1-2, 39-47. (in Russian)
  • Fomin, O., Gerlici, J., Gorbunov, M., Vatulia, G., Lovska, A., & Kravchenko, K. (2021). Research into the Strength of an OpenWagon with Double Sidewalls Filled with Aluminium Foam. Materials, 14(12), 1-10. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14123420 (in English)
  • Fomin, O., Gorbunov, M., Lovska, A., Gerlici, J., & Kravchenko, K. (2021). Dynamics and strength of circular tube open wagons with aluminum foam filled center sills. Materials, 14(8), 1-12. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14081915 (in English)
  • Fomin, O., & Lovska, A. (2020). Establishing patterns in determining the dynamics and strength of a covered freight car, which exhausted its resource. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(7(108)), 21–29. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217162 (in English)
  • Kosobudzki, M., Jamroziak, K., Bocian,M., Kotowski, P., & Zając, P. (2018). The analysis of structure of the repaired freight wagon. In AIP Conference Proceedings (Vol. 2029, Iss. 1, pp. 020030-0–020030-6). DOI: https://doi.org/10.1063/1.5066492 (in English)
  • Liu, Y., & Guan, M. (2019). Selected physical, mechanical, and insulation properties of carbon fiber fabric-reinforced composite plywood for carriage floors. European Journal of Wood and Wood Products, 77, 995-1007. DOI: https://doi.org/10.1007/s00107-019-01467-y (in English)
  • Patrascu, A. I., Hadar, A., & Pastrama, S. D. (2019). Structural Analysis of a Freight Wagon with Composite Walls. Materiale plastic, 57(2), 140-151. DOI: https://doi.org/10.37358/mp.20.2.5360 (in English)
  • Płaczek, M., Wróbel, A., & Olesiejuk, M. (2017). Modelling and arrangement of composite panels in modernized freight cars. In MATEC Web of Conferences (Vol. 112, pp. 1-6). DOI: https://doi.org/10.1051/matecconf/201711206022 (in English)
  • Street, G. E., Mistry, P. J., & Johnson, M. S. (2021). Impact Resistance of Fibre Reinforced Composite Railway Freight Tank Wagons. Journal of Composites Science, 5(6), 1-22. DOI: https://doi.org/10.3390/jcs5060152 (in English)
  • Zaynitdinov, O. I., Rahimov, R. V., Waail, M. L., & Ruzmetov, Y. O. (2020). Development of new polymer composite materials for the flooring of rail carriage. International Journal of Engineering & Technology, 9(2), 378-381. DOI: https://doi.org/10.14419/ijet.v9i2.30519 (in English)