No abstract

метою даної роботи є аналіз результатів теоретичних та експериментальних досліджень міцнісних якостей рухомого складу; пошук засобів проектування, моделювання, вибору, обґрунтування продовження терміну служби вантажних вагонів та їх елементів. Методика. В роботі застосовано метод скінченних елементів (МСЕ), який дозволяє практично повністю автоматизувати розрахунок механічних систем, проте, як правило, вимагає виконання значно більшого числа обчислювальних операцій у порівнянні з класичними методами механіки. Сучасний рівень розвитку обчислювальної техніки відкриває широкі можливості для впровадження МСЕ в інженерну практику. МСЕ реалізовано в багатьох відомих й широко розповсюджених програмних продуктах, що забезпечують міцнісний розрахунок моделей машин, механізмів, конструкцій, у тому числі рухомого складу залізниць. Результати. У статті представлено аналіз проведених теоретичних та експериментальних досліджень міцнісних якостей елементів рухомого складу на прикладі хребтової балки вантажних вагонів; розрахунки виконано з використанням сучасного пакету прикладних програм. Представлений приклад використання запропонованого підходу засвідчив його працездатність та ефективність, а також правильність спрямування відповідних науково-дослідних робіт. Запропонований підхід може бути використаний при вирішенні подібних оптимізаційних задач у науково-дослідній та дослідно-конструкторській практиці транспортного машинобудування. Наукова новизна. Авторами запропонований метод визначення показників надійності та розв'язання науково-прикладної проблеми розрахунку елементів вантажних вагонів із урахуванням особливостей експлуатації та впливу режиму навантаження, що дає можливість визначати їх довговічність ще на стадії проектування. Розроблено та досліджено модель хребтової балки вантажного вагона, на основі якої отримані залежності, що характеризують напруженодеформований стан її елементів. Були отримані науково-обґрунтовані результати з оцінки міцнісних якостей хребтових балок вантажних вагонів залежно від їх конструктивного виконання. Розглянуті аспекти, пов'язані з сучасним станом й перспективами розвитку залізничного транспорту, використанням програмного комплексу при проектуванні та розрахунках рухомого складу в залізничній галузі. Практична значимість. Теоретичні та експериментальні дослідження міцнісних якостей елементів рухомого складу розглянуто на прикладі хребтової балки вантажного вагону; розрахунки виконано з використанням сучасного пакету програм. Застосування отриманих результатів сприяє підвищенню безпеки руху вантажних вагонів та дозволить покращити техніко-економічні показники роботи залізничного транспорту. Ключові слова: метод скінченних елементів; міцність елементів рухомого складу; напруження в хребтовій балці вагона; рухомий склад; хребтова балка вантажного вагона

Purpose. The aim of the work is: a theoretical study of the car movement stability when exposed to longitudinal forces of a quasistatic nature; determination of analytical for estimating the longitudinal loading of cars in trains; the influence analysis of simultaneous action of certain factors on the value of longitudinal forces, at which the car movement stability is still preserved. Methodology. Assessment of the freight car stability when moving at different speeds along curved track sections was investigated using the analytical method. The most unfavorable schemes for applying compressive longitudinal forces in a vertical and horizontal plane are considered. Findings. Expressions are obtained for calculating the value of the car lift resistance coefficient by the longitudinal compressive force acting on the car as part of a freight train. The calculations were carried out in an empty and loaded state with a transverse run-up of the car body frame relative to the track axis in a guiding section of 50 mm in a curve of small radius taking into account the inertia forces from the unbalanced acceleration. Originality. In a theoretical study, the effect on the movement stability of quasistatic longitudinal compressive forces depending on the change in speed and the force value, as well as the effect of friction forces at the contact point of the wheel flange and rail and the eccentricity of fastening the tail of the automatic coupler, are considered. The influence of longitudinal compressive forces on the stability of freight rolling stock when moving in a curve of small radius with speeds up to a design value of 120 km/h is investigated. Practical value. The application of the results obtained by the above method will help to increase the stability of the freight rolling stock, which in turn will allow increasing the technical speed of train movement by removing some existing limits of permissible speeds. Using the described methodology for determining the car lift resistance coefficient will allow justifying the cause of wheel derailment, as well as to develop and put into practice the technical measures to prevent the lift of carriages, thrusts and shears of the track.

The paper is devoted to a theoretical study of the car movement stability when exposed to longitudinal forces of a quasistatic nature. The authors obtained the expressions for calculating the resistance coefficient of the car lift by the longitudinal compressive force acting on the car as part of a freight train. The influence of some factor’s combination on the longitudinal forces, at which the car movement stability is still maintained, was analyzed using the analytical dependencies to assess the longitudinal loading of cars in trains. The study was carried out by analytical method for assessing the freight car stability when moving at different speeds along curved track sections. The calculations were made in a curve of small radius taking into account the inertia forces from the unbalanced acceleration. In a theoretical study, the influence of quasistatic longitudinal compressive forces depending on changes in speed and force value, as well as the influence of friction in the wheel flange and rail contact and the eccentricity of fastening the automatic coupler shank on the stability were considered. When applying the results obtained, the stability of freight rolling stock can be increased, which in turn will remove some existing restrictions on the permissible speeds and increase the technical speed of train movement. Using the described methodology for determining the lift resistance coefficient will make it possible to justify the cause of derailment, as well as to develop and put into practice technical measures to prevent the lift of carriages, thrusts and shears of the track.

1* СКТБ МСУБ, Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна, 2, Днепропетровск, Украина, 49010, тел. +38 (050) 214 14 НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ПОРОЖНИХ ВАГОНОВ ОТ ВЫЖИМАНИЯ ИХ ПРОДОЛЬНЫМИ СИЛАМИ В ГРУЗОВЫХ ПОЕЗДАХЦель. Несмотря на реализацию многочисленных программ по повышению безопасности движения поез-дов, проблема снижения сходов подвижного состава с рельсов по-прежнему является актуальной. Цель ис-следования -уточнить существующую методику определения коэффициента запаса устойчивости от выжи-мания продольными силами для обеспечения устойчивости вагонов при увеличении скоростей движения подвижного состава. Методика. Исследование проводилось методом математического моделирования на-груженности грузового вагона при движении с различными скоростями по прямым и кривым участкам пути. Результаты. Анализ полученных результатов показывает, что для всех выбранных для расчетов грузовых вагонов величины коэффициента запаса устойчивости от выжимания меньше, чем по нормативным форму-лам. Исправления, внесенные в формулу для определения коэффициента запаса устойчивости от выжимания продольными силами, позволят: 1) добиться повышения запаса устойчивости легковесных вагонов, исклю-чив их выжимание продольными силами во всем диапазоне допустимых скоростей движения грузовых по-ездов; 2) разработать и реализовать меры по предотвращению выжимания вагонов во всем диапазоне скоро-стей движения; 3) определить степень устойчивости порожнего вагона в голове, в середине и в хвосте гру-женого поезда; 4) предложить оптимальные схемы формирования смешанных поездов. Научная новизна. В исследовании приведен анализ существующих методик определения коэффициента запаса устойчивости вагонов в грузовых поездах от выжимания продольными силами, а также разработаны предложения по уточнению этих методик на стадии проектирования, постройки и в процессе эксплуатации. Практическая значимость. В данном исследовании уточняется существующая методика определения коэффициента запа-са устойчивости от выжимания продольными силами, а также оценивается влияние скорости движения под-вижного состава на величину этого коэффициента. Разработанные предложения по уточнению существую-щих методик определения коэффициента запаса устойчивости от выжимания вагонов продольными силами в поезде позволяют снизить количество сходов вагонов с рельсов. Это достигается за счет учета при расче-тах и проектировании важных параметров и характеристик, повышающих их устойчивость в рельсовой ко-лее, особенно при увеличении скоростей движения грузовых поездов.Ключевые слова: безопасность движения; нормы расчета; устойчивость вагонов от выжимания; скорость движения; коэффициент устойчивости 175