Научная статья на тему 'Построение механической модели вагона дизель-поезда ДПКр-2 и ее особенности'

Построение механической модели вагона дизель-поезда ДПКр-2 и ее особенности Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
196
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДИЗЕЛЬ-ПОїЗД / МЕХАНіЧНА МОДЕЛЬ / МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ / ПНЕВМАТИЧНА РЕСОРА / РЕСОРНЕ ПіДВіШУВАННЯ / ДИЗЕЛЬ-ПОЕЗД / МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ РЕССОРА / РЕССОРНОЕ ПОДВЕШИВАНИЕ / DIESEL TRAIN / MECHANICAL MODEL / MATHEMATICAL MODEL / PNEUMATIC SPRING / SPRING SUSPENSION

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Кузышин А. Я., Батиг А. В.

Цель. На основе анализа конструкции экипажной части вагона дизель-поезда ДПКр-2 производства Крюковского вагоностроительного завода в работе предполагается построить его механическую модель, которая будет использована при исследовании динамических свойств экипажа, с максимальным отображением особенностей конструкции и способов нагрузки. Методика. Пневматическая рессора механической модели вагона дизель-поезда ДПКр-2, как основной элемент центрального рессорного подвешивания, моделируется с помощью узла Кельвина-Фойгта. Данный узел включает в себя параллельно расположенные упругий и вязкий элементы. Гидравлические гасители колебаний, которые используются как в центральном, так и в буксовом рессорном подвешивании, моделировались как вязкий элемент. При проведении исследований жесткость пневматической рессоры, которая связана с изменением ее эффективной площади при деформации, принималась равной нулю. Результаты. В данной статье проведен анализ конструкции экипажной части вагона дизель-поезда ДПКр-2. Приведены математические модели его основных узлов, а именно: в центральном рессорном подвешивании модель пневматической рессоры. Учитывая особенности конструкции экипажной части вагона дизель-поезда ДПКр-2, была разработана его механическая модель, которая в дальнейшем используется при исследовании динамических свойств экипажей. Научная новизна. Впервые для вагона дизель-поезда ДПКр-2 разработана механическая модель с учетом особенностей взаимодействия отдельных элементов конструкции. Было предложено как пневматическую рессору использовать узел Кельвина-Фойгта, который включает в себя параллельно расположенные упругий и вязкий элементы. Практическая значимость. На основе предложенной механической модели будет составлена система обыкновенных дифференциальных уравнений движения экипажной части вагона дизель-поезда ДПКр-2 (математическая модель). Эту модель в дальнейшем планируется использовать при исследовании динамического взаимодействия колесной пары экипажной части вагона дизель-поезда с рельсовым путем на прямых и кривых участках пути.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Кузышин А. Я., Батиг А. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CONSTRUCTION OF MECHANICAL MODEL OF THE DIESEL-TRAIN DTKr-2 CAR AND ITS FEATURES

Purpose.The article is aimed to construct the mechanical model of the diesel train DTKr-2 of the Kryukivsk Railway Car Building Works based on the analysis of undercarriage construction. This model will be used in the study of dynamic properties of the vehicle. When constructing the model the design features and its loading methods should be displayed as much as possible. Methodology. When constructing the mechanical model of the diesel train DTKr-2 car, the pneumatic spring, which is the main element of the central spring suspension, was modeled using Kelvin-Voigt node. This node includes elastic and viscous element. Hydraulic shock absorbers that are used both in the central and axle-box spring suspension were modeled as a viscous element. During research, the rigidity of the pneumatic spring, which is associated with the change in its effective area under deformation, was assumed to be zero. Findings. This article analyzed the design of car undercarriage of the diesel train DTKr-2. The mathematical models of its main units were presented, namely, in the central spring suspension the model of pneumatic spring. Taking into account the peculiarities of design of the diesel train DTKr-2 undercarriage it was developed its mechanical model, which will be used in the future when studying dynamic properties. Originality.For the first time for the diesel train DTKr-2 car it was developed its mechanical model taking into account the features of the interaction of individual elements of its design. It has been proposed as a pneumatic spring to use the Kelvin-Voigt node, which includes parallel arranged elastic and viscous elements. Practical value. On the basis of the proposed mechanical model, a system of ordinary differential equations of car undercarriage movement of the diesel train DTKr-2 (mathematical model) will be compiled. This model is further planned to be used when studying dynamic interaction of the diesel train car undercarriage wheel set with a track in the straight and curved track sections.

Текст научной работы на тему «Построение механической модели вагона дизель-поезда ДПКр-2 и ее особенности»

Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального унiверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)

ЕКСПЛУАТАЦ1Я ТА РЕМОНТ ЗАСОБ1В ТРАНСПОРТУ

УДК 629.424.2

А. Я. КУЗИШИН1*, А. В. БАТ1Г2*

1 Львiвський НД1 судових експертиз, вул. Липинського, 54, Л^в, Украша, 79024, тел. +38 (032) 231 76 13, тел. +38 (032) 231 70 61, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0002-3012-5395

2 Л^вський НД1 судових експертиз, вул. Липинського, 54, Львш, Украша, 79024, тел. +38 (032) 231 76 13, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0003-1205-6004

ПОБУДОВА МЕХАН1ЧНО1 МОДЕЛ1 ВАГОНА ДИЗЕЛЬ-ПО1ЗДА ДПКр-2 ТА II ОСОБЛИВОСТ1

Мета. На основi аналiзу конструкцп ек1пажно! частини вагона дизель-по1зда ДПКр-2 виробництва Крю-к1вського вагонобудiвного заводу в роботi передбачаеться побудувати його механiчну модель, яка буде ви-користана при дослiдженнi динашчних властивостей екiпажу, з максимальним воображениям особливостей конструкцп та способiв навантаження. Методика. Пневматична ресора механiчноi моделi вагона дизель-пойда ДПКр-2, як основний елемент центрального ресорного шдвшування, моделюеться за допомогою вуз-ла Кельвша-Фойгта. Даний вузол включае в себе паралельно розташованi пружний та в'язкий елементи. Гiдравлiчнi гасники коливань, як1 використовуються як у центральному, так i в буксовому ресорному шдвь шуваннi, моделювались як в'язкий елемент. При проведенш дослвджень жорстшсть пневматично! ресори, яка пов'язана зi змiною Г! ефективно! площi при деформаци, приймалась рiвною нулю. Результати. У данш статтi проведено аналiз конструкцп ек1пажноГ частини вагона дизель-поГзда ДПКр-2. Наведенi механiчнi моделi його основних вузлiв, а саме: у центральному ресорному шдвшуванш - модель пневматично! ресори. Враховуючи особливосп конструкцii ек1пажноГ частини вагона дизель-поГзда ДПКр-2, була розроблена його мехашчна модель, яка в подальшому використана при дослщженш динамiчних властивостей екшаж1в. Наукова новизна. Вперше для вагона дизель-поГзда ДПКр-2 розроблена мехашчна модель iз урахуванням особливостей взаемодп окремих елемеипв його конструкцii. Було запропоновано як пневматичну ресору використати вузол Кельвша-Фойгта, що включае в себе паралельно розташоваш пружний та в'язкий елементи. Практична значимкть. На основi запропоновано! механiчноl моделi буде складено систему звичайних диференцiальних рiвнянь руху ек1пажно1 частини вагона дизель-поiзда ДПКр-2 (математична модель). Цю модель у подальшому плануеться використовувати при дослвдженш динамiчно! взаемоди колiсноi пари еш-пажноi частини вагона дизель-пойда з рейковою колiею на прямих та кривих дiлянках коли.

Ключовi слова: дизель-пойд; механiчна модель; математична модель; пневматична ресора; ресорне тд-вшування

Вступ

Взаемод1я коли та рухомого складу пред-ставляе собою одну з актуальных проблем зал> зничного транспорту, яка включае велике число практичных запитань. Задач^ яю виршуються при дослщженш взаемоди коли та рухомого складу, стосуються i такого важливого питання, як визначення умов безпечного руху по!здiв.

Крюювським вагонобудiвним заводом для забезпечення примюького пасажирського спо-лучення на донках залiзниць iз малими паса-жиропотоками коли 1 520 мм Укра!ни, кра!н СНД, Латви, Литви й Естони був побудований дизель-по!зд ДПКр-2 [2].

Для перевiрки вiдповiдностi характеристик розробленого дизель-по!зда вимогам нормативно! документацп Укрзалiзницi було проведено

декiлька тишв випробувань. Випробування що-до впливу на колда та стрiлочнi переводи проведет лабораторiею у серпш 2014 року на ма-пстральних колiях Приднiпровсько! залiзницi.

Метою даних випробувань була оцшка впливу дизель-по!зда ДПКр-2 на залiзничну колiю i стрiлочнi переводи та визначення допустимих швидкостей руху по залiзничних колiях Державно! адмiнiстрацi! залiзничного транспорту Укра!ни шириною1 520 мм [11].

За результатами випробувань були встанов-леш максимально допустимi швидкостi руху дизель-по!здаДПКр-2 по конструкцiях затзни-чно! коли шириною 1 520 мм.

Однак, теоретичних дослщжень силово! взаемоди дизель-по!зда ДПКр-2 з рейковою колiею та методик теоретичного визначення основних показниюв динамiчних якостей меха© А. Я. Кузишин, А. В. Ба-пг, 2017

Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального унiверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)

шчно! частини даного дизель-по1зда немае. У зв'язку з цим у данш робой буде розробля-тись мехашчна модель вагона дизель-по1зда з урахуванням основних особливостей кон-струкци екшажно1 частини.

Мета

На основi анашзу конструкци екшажно1 частини вагона дизель-по1зда ДПКр-2 вироб-ництва Крюювського вагонобудiвного заводу побудувати його мехашчну модель, яка буде використана при дослщженш динамiчних вла-стивостей екшажу. При побудовi мехашчно1 моделi максимально вщобразити особливостi конструкци та способи И навантаження.

Методика

На основi аналiтичного методу був проведений аналiз конструкци екшажно1 частини та побудована просторова кшематична схема вагона, яка буде використовуватися при складан-ш математично! моделi.

Визначаемо, що дизель-по1зд представляе собою самохiдну транспортну одиницю постш-ного формування, яка складаеться з головних вагошв, з кабшами управлiння (на початку i в кiнцi по1зда) i промiжним вагоном, розташо-ваним мiж ними (рис. 1).

Головш i промiжнi вагони дизель-по1зда обладнанi двома двовюними вiзками:

а) приводний вiзок (рис. 2);

б) неприводний вiзок (рис. 3).

Рис. 1. Схема вагошв пасажирського дизель-по1'зда ДПКр-2 для примюького сполучення Fig. 1. Scheme of cars of passenger diesel-train DTKr-2 for suburban traffic

Рис. 2. Основш вузли приводного Bi3Ka Fig. 2. The main units of the geared bogie

Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету з&шзничного транспорту, 2017, N° 6 (72)

Рис. 3. Основш вузли Fig. 3. The main units

В1зки мають двоступеневе ресорне шдвшу-вання:

- первинне - з використанням цилшдрич-них пружин;

- вторинне - з використанням пневматич-них ресор.

В1зки складаються з наступних елеменпв:

- осьових редуктор1в (тшьки для приводних в1зк1в);

- колюних пар;

- рами;

- буксового (первинного) ресорного шдв> шування;

- центрального (вторинного) ресорного шд-вшування;

неприводного Bi3Ka of non-geared bogie

- г1дравл1чних гасниюв коливань;

- вузла з'еднання в1зка з кузовом вагона i передач1 поздовжшх зусиль;

- елементiв з'еднання буксових вузлiв колiсноi пари з рамою вiзка;

- стабiлiзатора бокового коливання.

Буксове ресорне пiдвiшування вiзка склада-

еться з комплекту з трьох пружин з послщовно розташованими еластичними елементами, а та-кож гасниюв коливань (рис. 4). Центральне ресорне шдвшування складаеться з двох пневма-тичних ресор, двох вертикальних та двох гори-зонтальних гасникiв коливань (рис. 5).

Рис. 4. Буксова стутнь ресорного пiдвiшування Fig. 4. Axle-box stage of spring suspension

Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального унiверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)

Рис. 5. Центральна стутнь ресорного шдвшувания Fig. 5. Central stage of spring suspension

Пневматичш ресори конструктивно представляють собою резинокордну оболонку, яка заповнена в робочому сташ стисненим по-вiтрям з робочим тиском до 0,7 МПа. Вона складасться з: кршильних болтiв ущшьнюваль-ного кшьця 1, зажиму плити ковзньо! 2, болтiв ковзаючо! плити 3, кршильно! плити 4, ущшь-нювального кiльця 5, ковзньо! плити 6, подушки 7, нижньо! плити 8, болпв нижньо! плити 9, додатково! ресори 10 (рис. 6). Випробування рухомого складу з пневматичним ресорним пiдвiшуванням показали, що незважаючи на практично однаковi можливостi гвинтових ци-лiндричних пружин i пневматичних ресор у збiльшеннi статичного прогину, останнi ма-ють вiброзахиснi властивосп i збiльшують ко-мфортнiсть перевезення пасажирiв [8, 13, 15]. Для зниження вертикально! жорсткостi пневма-тичну ресору з'еднують з додатковим резервуаром, обсяг якого зазвичай бшьший основного обсягу пневматично! ресори [1, 6, 14]. 1снуе декiлька титв систем пневматичних ресор [1, 7, 12, 16], (наприклад, пневматична ресора з одним або двома додатковими резервуарами), а !х динамiчнi властивосп зручно описувати за механiчною е^валентною моделлю [4, 8, 9].

Проводячи анатз конструкцi! екiпажно! частини дизель-по!зда ДПКр-2, представимо еквiвалентну механiчну модель його пневматично! ресори (рис. 7), [10].

Дана модель е вузлом Кельвша-Фойгта, який включае до себе паралельно розташова-ний пружний елемент з жорстюстю Ж21 та

елемент в'язкого тертя з в'язюстю Р21.

Рис. 6. Пневматична ресора Fig. 6. Pneumatic springs

Рис. 7. Мехашчна модель пневматично! ресори

Fig. 7. Mechanical model of pneumatic spring

Пружина в буксовому ресорному шдвшу-ванш буде моделюватися як лшшний пружнш елемент. Пдравл!чш гасники коливань, яю ви-користовуються як у центральному, так i у буксовому ресорному шдвшуванш, моделюються як в'язкий елемент [3, 5].

Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального унiверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)

Результати

На OCHOBÎ аналiзу конструкцiï екшажно1 частини дизель-поïзда ДПКр-2 та обраних ме-ханiчних моделей його основних частин побу-довано механiчну модель вагона даного дизель-поïзда (рис. 8, 9, 10). При цьому приймалися наступи позначення: zK, ук, хк, фк, ук, 9к -узагальнен координати кузова;

Zb, , У в,, хв,, Фы > Ув, ' ев, - узагальнеШ координати

вiзкiв № 1, 2; Zkù , Укпг, Хкпг > Укш > 0кп - узагаль-

ненi координати колюних пар № 1, 2, 3, 4: F, F - поздовжн та поперечн сили крипа

в точщ контакту колесо-рейка; ß2 - коефiцieнт затухання вертикального гiдравлiчного гасника коливань у центральному ресорному шдвшу-ваннi; Ж21 - е^валентна жорсткiсть пневма-тичноï ресори; ß21 - еквiвалентний коефiцieнт затухання, який визначаеться перетiканням говоря через дросель; Ж - жорстюсть пружин

буксового ресорного пiдвiшування; ß - коеф> цiент затухання вертикального гiдравлiчного гасника коливань при буксовш ступенi ресорного пiдвiшування; Жсш блок - жорсткiсть гу-

мового елемента сален-блоку; ßn - коефiцiент затухання в колiï; Жп - жорстюсть колiï; Ж2поп= Ж2иоз - горизонтальна жорстюсть

пневматично1' ресори у поперечному та поздо-вжньому напрямку вiдповiдно; ß2 поп - коефщ>

ент затухання горизонтального гiдравлiчного гасника коливань в центральному ресорному шдвшуванш; Жпоп - поперечна жорсткiсть пружин буксового ступеня ресорного шдвшу-вання; Жт„ - жорсткiсть торсiонного при-

тор

строю.

Слiд зазначити, що механiчна модель е про-сторова, яка враховуе сили взаемоди мiж колесом та рейкою, а саме, поперечш та поздовжш сили крипа.

Рис. 8. Мехашчна модель вагона дизель-по1'зда ДПКр-2 в площинi ZX

Fig. 8. Mechanical model of the diesel-train DTKr-2 car in the plane ZX

Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету зашзничного транспорту, 2017, N° 6 (72)

Рис. 9. Мехашчна модель вагона дизель-по1'зда ДПКр-2 в площиш YX Fig. 9. Mechanical model of the diesel-train DTKr-2 car in the plane YX

Рис. 10. Мехашчна модель вагона дизель-по1'зда ДПКр-2 в площиш ZY Fig. 10. Mechanical model of the diesel-train DTKr-2 car in the plane ZY

Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)

Наукова новизна та практична значимкть

Вперше для вагона дизель-по!зда ДПКр-2 була розроблена його мехашчна модель з ура-хуванням особливостей взаемоди окремих еле-менпв його конструкцп. Було запропоновано за пневматичш ресори використати вузол Кель-вiна-Фойгта, який включае до себе паралельно розташованi пружний та в'язкий елементи.

На основi запропоновано! механiчно! моделi буде складено систему звичайних диферен-цiальних рiвнянь руху екiпажно! частини вагона дизель-по!зда ДПКр-2 (математична модель). Цю модель у подальшому плануеться використовувати при дослiдженнi динамiчно! взаемоди колiсно! пари екiпажно! частини вагона дизель-по!зда з рейковою колiею у прямих та кривих донках колi!.

Висновки

1. Проведено анал1з конструкци екшажно! частини вагона дизель-по!зда ДПКр-2.

2. Наведено мехашчну модель пневматично! ресори, яка буде використовуватися при скла-данш математично! модель

3. З урахуванням особливостей взаемоди окремих елеменпв конструкци та поставлених задач для подальших дослщжень була побудо-вана мехашчна модель вагона дизель-по!зда ДПКр-2.

4. Напрямком подальших дослщжень е створення математично! модел^ яка буде ви-користана при дослщженш динам1чно! взаемоди дизель-по!зда з рейковою кол1ею на прямих та кривих дшянках коли.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Горобец, В. Л. Улучшение динамических характеристик тягового подвижного состава с использованием управления гашением энергии колебаний / В. Л. Горобец, Н. П. Снитко, А. Д. Лашко // Вюн. Дшпропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - Дншропетровськ, 2011. - Вип. 36. -С. 7-15.

2. Дизель-поезд пассажирский ДПКр-2 : руководство по эксплуатации ДПКр-2.000.000 РЭ. Ч. 1. -[Б. м.], 2014. - 563 с.

3. Динамика локомотивов : учеб. пособие / М. А. Ибрагимов, В. И. Киселев, В. А. Рамлов, А. В. Скалин. -Москва : РГОТУПС, 2005. - 128 с.

4. Кузнецов, А. В. Колебания железнодорожного экипажа на пневмоподвешивании с учетом собственного демпфирования пневморессор / А. В. Кузнецов, Б. С. Завт // Тр. ВНИИВ. - Москва, 1973. - Вып. 22. -С. 18.

5. Мазнев, А. С. Конструкции и динамика электрического подвижного состава : монография /

A. С. Мазнев, А. М. Евстафьев. - Москва : ФГБОУ «Учеб.-метод. центр по образованию на ж.-д. трансп.», 2013. - 248 с.

6. Макаренко, Ю. В. Результаты исследования системы пневматического рессорного подвешивания транспортного средства с микропроцессорным направлением / Ю. В. Макаренко, В. Н. Балев,

B. Г. Маслиев // Вестн. нац. техн. ун-та «ХПИ». Серия: Информатика и моделирование : сб. науч. тр. -Харьков, 2001. - № 18. - С. 70-83.

7. Мелихов, А. Н. Эффективная система демпфирования пневморессоры скоростного подвижного состава : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.07 / Мелихов Александр Николаевич ; Моск. гос. ун-т путей сообщ. - Москва, 1994. - 22 с.

8. Механическая часть тягового подвижного состава : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / И. Б. Бирюков, А. Н. Савойськин, Г. П. Бурчак [и др.] ; под ред. И. В. Бирюкова. - Москва : Транспорт, 1992. - 440 с.

9. Наотэру, О. Особенности колебаний и проектирование пневморессор подвешивания железнодорожных экипажей / О. Наотэру, Н. Сэйити // Нихон кикай гаккай ромбунсю. Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. A. -1969. - No. 273. - С. 35.

10. Рейдемейстер, А. Г. Зависимость свойств пневматической рессоры от пневматического сопротивления дросселя / А. Г. Рейдемейстер, А. В. Кивишева // Наука та прогрес транспорту. - 2016. - № 2 (62). -

C. 157-164. doi: 10.15802/stp2016/67339.

11. Савлук, В. Iсторiя, досягнення та перспективи колieвипробувальноï галузево! науково-дослвдно! лабо-раторп ДНУЗТ / В. Савлук // Укр. залiзницi. - 2014. - № 10. - С. 50-55.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального унiверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)

12. Создание отечественных пассажирских вагонов на тележках с пневматическим подвешиванием / И. В. Приходько, В. Н. Дузик, С. В. Лутонин [и др.] // Развитие науч. школы трансп. механики : тез. междунар. науч.-техн. конф. (5.12.2013 г.) / Мин-во образования и науки Украины ; Днепропетр. нац. ун-т ж.-д. трансп. им. акад. В. Лазаряна. - Днепропетровск, 2013. - С. 40-45.

13. Iwnicki, S. Handbook of Railway Vehicle Dynamics / S. Iwnicki. - New York : Taylor & Francis Group, 2006. - 527 p. doi: 10.1201/9781420004892.

14. Koshelev, K. B. Modeling of the three-dimensional flow of polymer melt in a convergent channel of rectangular cross-section / K. B. Koshelev, G. V. Pyshnograi, M. Yu. Tolstykh // Fluid Dynamics. - 2015. -Vol. 50. - Iss. 3. - P. 315-321. doi: 10.1134/s0015462815030011.

15. Leichtbau bei Schienfahrzeugen - Bastandsaufnahme und Potenziale // Elek. Bahnen. - 2013. - No. 1. -Р. 8-12.

16. Presthrus, M. Derevation of air spring model parameters for train simulation [Електронний ресурс] : Master of Science program / M. Presthrus. - Sweden : Lulea University of Technology, 2002. - 75 p. - Режим доступу: http://epubl.ltu.se/1402-1617/2002/059/LTU-EX-02059-SE.pdf. - Назва з екрана. - Перевiрено : 10.12.2015.

А. Я. КУЗЫШИН1*, А. В. БАТИГ2*

1 Львовский НИИ судебных экспертиз, ул. Липинского, 54, Львов, Украина, 79024, тел. +38 (032) 231 76 13, тел. +38 (032) 231 70 61, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-3012-5395

2 Львовский НИИ судебных экспертиз, ул. Липинского, 54, Львов, Украина, 79024, тел. +38 (032) 231 76 13, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0003-1205-6004

ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВАГОНА ДИЗЕЛЬ-ПОЕЗДА ДПКр-2 И ЕЕ ОСОБЕННОСТИ

Цель. На основе анализа конструкции экипажной части вагона дизель-поезда ДПКр-2 производства Крюковского вагоностроительного завода в работе предполагается построить его механическую модель, которая будет использована при исследовании динамических свойств экипажа, с максимальным отображением особенностей конструкции и способов нагрузки. Методика. Пневматическая рессора механической модели вагона дизель-поезда ДПКр-2, как основной элемент центрального рессорного подвешивания, моделируется с помощью узла Кельвина-Фойгта. Данный узел включает в себя параллельно расположенные упругий и вязкий элементы. Гидравлические гасители колебаний, которые используются как в центральном, так и в буксовом рессорном подвешивании, моделировались как вязкий элемент. При проведении исследований жесткость пневматической рессоры, которая связана с изменением ее эффективной площади при деформации, принималась равной нулю. Результаты. В данной статье проведен анализ конструкции экипажной части вагона дизель-поезда ДПКр-2. Приведены математические модели его основных узлов, а именно: в центральном рессорном подвешивании - модель пневматической рессоры. Учитывая особенности конструкции экипажной части вагона дизель-поезда ДПКр-2, была разработана его механическая модель, которая в дальнейшем используется при исследовании динамических свойств экипажей. Научная новизна. Впервые для вагона дизель-поезда ДПКр-2 разработана механическая модель с учетом особенностей взаимодействия отдельных элементов конструкции. Было предложено как пневматическую рессору использовать узел Кельвина-Фойгта, который включает в себя параллельно расположенные упругий и вязкий элементы. Практическая значимость. На основе предложенной механической модели будет составлена система обыкновенных дифференциальных уравнений движения экипажной части вагона дизель-поезда ДПКр-2 (математическая модель). Эту модель в дальнейшем планируется использовать при исследовании динамического взаимодействия колесной пары экипажной части вагона дизель-поезда с рельсовым путем на прямых и кривых участках пути.

Ключевые слова: дизель-поезд; механическая модель; математическая модель; пневматическая рессора; рессорное подвешивание

Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, № 6 (72)

ЕКСПЛУАТАЦ1Я ТА РЕМОНТ ЗАСОБ1В ТРАНСПОРТУ

A. Y. KUZYSHYN1*, А. V. BATIG2*

1 Lviv Research Institute of Forensic Examination, Lypynskyi St., 54, Lviv, Ukraine, 79024, tel.+38 (032) 231 76 13, 38 (032) 231 70 61, e-mail [email protected], ORCID0000-0002-3012-5395

2*Lviv Research Institute of Forensic Examination, Lypynskyi St., 54, Lviv, Ukraine, 79024, tel. + 38 (032) 232 70 61, e-mail [email protected], ORCID 0000-0003-1205-6004

CONSTRUCTION OF MECHANICAL MODEL OF THE DIESEL-TRAIN DTKr-2 CAR AND ITS FEATURES

Purpose.The article is aimed to construct the mechanical model of the diesel train DTKr-2 of the Kryukivsk Railway Car Building Works based on the analysis of undercarriage construction. This model will be used in the study of dynamic properties of the vehicle. When constructing the model the design features and its loading methods should be displayed as much as possible. Methodology. When constructing the mechanical model of the diesel train DTKr-2 car, the pneumatic spring, which is the main element of the central spring suspension, was modeled using Kelvin-Voigt node. This node includes elastic and viscous element. Hydraulic shock absorbers that are used both in the central and axle-box spring suspension were modeled as a viscous element. During research, the rigidity of the pneumatic spring, which is associated with the change in its effective area under deformation, was assumed to be zero. Findings. This article analyzed the design of car undercarriage of the diesel train DTKr-2. The mathematical models of its main units were presented, namely, in the central spring suspension - the model of pneumatic spring. Taking into account the peculiarities of design of the diesel train DTKr-2 undercarriage it was developed its mechanical model, which will be used in the future when studying dynamic properties. Originality.For the first time for the diesel train DTKr-2 car it was developed its mechanical model taking into account the features of the interaction of individual elements of its design. It has been proposed as a pneumatic spring to use the Kelvin-Voigt node, which includes parallel arranged elastic and viscous elements. Practical value. On the basis of the proposed mechanical model, a system of ordinary differential equations of car undercarriage movement of the diesel train DTKr-2 (mathematical model) will be compiled. This model is further planned to be used when studying dynamic interaction of the diesel train car undercarriage wheel set with a track in the straight and curved track sections.

Keywords: diesel train; mechanical model; mathematical model; pneumatic spring; spring suspension

REFERENCES

1. Horobets, V. L., Snitko, N. P., & Lashko, A. D. (2011). The diagnostic specifications improvement for rolling stock's traction with using of damping control of vibrational energy. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, 36, 7-15. (in Russian)

2. Dizel-poyezd passazhirskiy DPKr-2: rukovodstvo po ekspluatatsii, DPKr-2.000.000 RE (2014). (in Russian)

3. Ibragimov, M. A., Kiselev, V. I., Ramlov, V. A., & Skalin, A. V. (2005). Dinamika lokomotivov [tutorial]. Moscow: RGOTUPS. (in Russian)

4. Kuznetsov, A. V., & Zavt, B. S. (1973). Kolebaniya zheleznodorozhnogo ekipazha na pnevmopodveshivanii s uchetom sobstvennogo dempfirovaniya pnevmoressor. Trudy VNIIV, 22, 18. (in Russian)

5. Maznev, A. S., & Yevstafev, A. M. (2013). Konstruktsii i dinamika elektricheskogo podvizhnogo sostava [Monograph]. Moscow: FGBOU «Uchebno-metodicheskiy tsentr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporter. (in Russian)

6. Makarenko, Y. V., Balev, V. N., & Masliev, V. G. (2001). Rezultaty issledovaniya sistemy pnevmaticheskogo ressornogo podveshivaniya transportnogo sredstva s mikroprotsessornym napravleniyem. Vestnik natsionalnogo tekhnicheskogo universitetata «KhPI», 18, 70-83. (in Russian)

7. Melikhov, A. N. (1994). Effektivnaya sistema dempfirovaniya pnevmoressory skorostnogo podvizhnogo sostava. (PhD thesis). Available from MIIT, Moscow. (in Russian)

8. Biryukov, I. B. (Ed.) (1992). Mekhanicheskaya chast tyagovogo podvizhnogo sostava. Moscow: Transport. (in Russian)

9. Naoteru, O., & Seyiti, N. (1969). Osobennosti kolebaniy i proyektirovaniye pnevmoressor podveshivaniya zheleznodorozhnykh ekipazhey. Nihon Kikai Gakkai Rombunsyu (Jap. Soc. Mech. Eng. A. Trans.), 273, 35. (in Russian)

10. Reidemeister, O. H., & Kivisheva, A. V. (2016). Dependence of air spring parameters on throttle resistance. Science and Transport Progress, 2 (62), 157-164. doi: 10.15802/stp2016/67339. (in Russian)

Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2017, N° 6 (72)

11. Savluk, V. (2014). Istoriia, dosiahnennia ta perspektyvy koliievyprobuvalnoi haluzevoi naukovo-doslidnoi laboratorii DNUZT. Ukrainian Railways, 10(16), 50-55. (in Ukrainian)

12. Prikhodko, I. V., Duzik, V. N., Lutonin, S. V., Shkabrov, O. A., Myamlin, S. V., & Zhizhko, V. V. (2013). Sozdaniye otechestvennykh passazhirskikh vagonov na telezhkakh s pnevmaticheskim podveshivaniyem. Ab-starcts of the International Scientific & Practical Conference «Scientific School Development of Transport Mechanics», Dnepropetrovsk, 40-45. (in Russian)

13. Iwnicki, S. (2006). Handbook of Railway Vehicle Dynamics. New York: Taylor & Francis Group. doi: 10.1201/9781420004892. (in English)

14. Koshelev, K. B., Pyshnograi, G. V., & Tolstykh, M. Y. (2015). Modeling of the three-dimensional flow of polymer melt in a convergent channel of rectangular cross-section. Fluid Dynamics, 50(3), 315-321. doi: 10.1134/s0015462815030011. (in English)

15. Leichtbau bei Schienfahrzeugen - Bastandsaufnahme und Potenziale. (2013). Elektrische Bahnen, 1, 8-12. (in German)

16. Presthrus, M. (2002). Derevation of air spring model parameters for train simulation: Master of Science program. Retrieved from http://epubl.ltu.se/1402-1617/2002/059/LTU-EX-02059-SE.pdf. (in English)

Стаття рекомендована до публ1кацИ' к.т.н., доц. О. Г. Рейдемейстером (Украгна); д.т.н.

М. О. Кузтим (Украгна)

Надшшла до редколеги: 07.08.2017

Прийнята до друку: 24.11.2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.