CC BY
23
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального унiверситету залiзничного транспорту, 2018, № 2 (74)
РУХОМИЙ СКЛАД ЗАЛ1ЗНИЦЬ I ТЯГА ПО1ЗД1В
УДК 629.463.65:621.863
О. В. ФОМ1Н1*, М. I. ГОРБУНОВ2, Н. С. КОЧЕШКОВА3, В. В. КОВАЛЕНКО4
'*Каф. «Вагони та вагонне господарство», Державний унгверситет шфраструктури i технологш, вул. Кирил1вська, 9, Кшв, Украша, 04071, тел. +38 (067) 813 97 88, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0003-2387-9946 2Каф. «Залiзничний, автомобiльний транспорт та тдйомно-транспортт машини», Схiдноукраiнський нацюнальний ут-верситет iM. В. Даля, пр. Центральний, 59-а, Северодонецьк, Укра1на, 93400, тел. + 38 (095) 309 10 39, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0002-8556-3392
3Каф. «Вагони та вагонне господарство», Державний утверситет iнфраструктури i технологш, вул. Кирил1вська, 9, Ки1в, Укра1на, 04071, тел. +38 (095) 272 36 82, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0003-1838-5167 4Каф. «Залiзничний, автомобшьний транспорт та тдйомно-транспортт машини», Схдаоукрашський нацiональний ут-верситет iM. В. Даля, пр. Центральний, 59-а, Северодонецьк, Укра1на, 93400, тел. +38 (095) 142 90 74, ел. пошта [email protected], ORCID 0000-0003-1706-2710
СТРУКТУРНО-ФУНКЦЮНАЛЬНЕ ОПИСАННЯ КОНСТРУКЦП КРИШКИ ЛЮКА
Мета. Робота спрямована на створення структурно-функцiонального аналiзу iснуючого виконання кри-шок люк1в напiввагонiв i пошук можливих шляхiв 1х удосконалення та модершзацп. Методика. Проведене дослщження, аналiз та узагальнення базуються на принципах морфолопчного вивчення технiчних систем i системного пiдходу та враховуе результати вщомих робiт i3 теми, власних розробок авторiв, математично-му обгрунтуваннi та комп'ютерному моделюваннi. При розрахунках складових рухомого складу використа-нi сучаснi нормативнi та запропоноваш методики. Результати. Системний пiдхiд у створенш iнновацiйноi кришки люка дозволив представити його конструкцiю у виглядi ряду взаемопов'язаних i взаемодшчих тд-систем та з максимальною повнотою врахувати основнi фактори 1х функцюнування. Розроблено структурно-функцiональну модель кришки люка натввагона, яка показала, що полотно кришки люка е основним еле-ментом, структурно-параметричнi та функцюнальш властивостi якого визначають вiдповiднi характеристики шших вузлових та базових елементiв ii конструкци. Встановлено, що основш функцй' кришки люка роз-подiляються через складовi елементи першого iерархiчного рiвня (мiж вузлами): каркас е тдсилюючим еле-ментом полотна та базою для встановлення шших, о^м торсiонного, вузлiв. Запропонованi теоретичш по-ложення, методологiчнi основи та практичш засоби структурно-функцiонального аналiзу доцшьно використовувати у пошуку шлях1в ошташзаци та для iнших складових рухомого складу, а також об'екпв транспортного машинобудування. Наукова новизна. Запропоновано методолопчш основи створення стру-ктурно-функцiональноi моделi кришки люка та результати ii реалiзацii, як1 можуть бути використаш при дослiдженнях процесiв 1х функцюнування, дослщженш роботи по сприйняттю та перерозпод^ рiзних ви-дiв навантажень, таксономй', п1двищення ступеня iдеальностi, щентифшацп об'ектiв, що розглядаються у процесах проектування, досл1дження, ремонтiв. Практична значимкть. Базуючись на структурно-функцiональному описанш, спроектовано iнновацiйний конструктив кришки люка, зокрема, безкаркасна модель iз випуклою конструкцiею полотна в сторону протидп маси вантажу, використання яких дозволить ефективно модершзувати вiтчизняний парк нашввагошв.
Ключовi слова: транспортна механiка; вантажш вагони; напiввагон; кришка люка; структурно-функцiональне описання
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального унiверситету залiзничного транспорту, 2018, № 2 (74)
Вступ
Важливою складовою виробничо! шфра-структури краши е зал1зничний транспорт. Ви-трати на транспортування зал1зницями склада-ють вагому частку у соб1вартост1 бшьшосп ре-суршв т а матер1ально! продукци. Притому бшьше шж 70 % зал1зничних вантаж1в не пот-ребують захисту вщ атмосферних опащв, тож ix перевозять у натввагонах. Однак сучасний в1тчизняний парк нашввагошв бшьше шж на 90 % складаеться з ф1зично та морально заста-рших зразюв. Вищесказане обумовлюе необ-хшшсть оновлення парку нашввагошв Украши моделями з полшшеними техшко-еконо-м1чними показниками [1, 9, 10, 17].
Перспективним напрямом створення зразюв затзнично! техшки нового поколшня е розроб-лення ix шновацшних складових [5, 12-15, 18].
Як складову нашввагошв, що характеризуемся масовим попитом, можна видшити кришку люка [2, 4-6, 11]. Зазначене пояснюеться важюс-тю умов ii експлуатаци - це корозшний та абра-зивний знос, удари шд час падшня штучних ва-нташв, суттеве навантаження шд час вщкриван-ня. На сучасному р1вш розвитку науки й техшки для створення шновацшно! конструкци кришки люка необидно розробити i застосувати адапти-вш методи проектування на основi системного пiдxоду [3, 7, 18] з використанням сучасних на-працювань у галузi матерiалознавства [16, 17].
Особливютю сучасних методiв проведення науково-дослщних та конструкторських робiт iз удосконалення кришки люка е окремий розгляд ii вузлiв i деталей. Традицiйний же шдхщ не дозволяе врахувати особливост взаемоди складових кришки люка мiж собою i дотичними елементами та, вщповщно, зробити точний анатз функцiонування цих складових.
Мета
Метою роботи е проведення структурно-функцюнального аналiзу застосовуваного ви-конання кришок люкiв напiввагонiв для пошу-ку можливих шляxiв !х удосконалення та моде-ршзаци.
Методика
Упровадження принцитв системного шд-ходу для створення шновацшно! кришки люка
doi: 10.15802/stp2018/130014
дозволяе подати конструкцiю у виглядi ряду взаемопов'язаних i взаемодiючиx тдсистем, якi являють собою сукупнiсть складових, виокрем-лених у конструкци, а також iз максимальною повнотою врахувати основш фактори i'x функ-цюнування. Серед останнix слiд розрiзняти характеристики матерiалу, що враховують мщ-нiсть, пружнiсть i пластичнiсть, корозшну стш-кiсть, зварюванiсть та iншi теxнологiчнi вимо-ги, у тому чи^ енерговитрати, особливостi технологи виготовлення та ремонту тощо, екс-плуатацшш умови та конструктивнi властивос-ri, а також деградацiю цих параметрiв iз часом експлуатаци.
Вирiшення окреслено! проблеми можливе шляхом створення структурно-функцю-нального описання (СФО) кришок лююв. Цей метод полягае у вщображенш взаемозв'язкiв основних елементiв (блокiв) конструкци та фу-нкцiй, якi вони виконують [3, 7, 8]. Це дозволяе формалiзувати (розширити) описання характеристик функцюнування кришок розвантажува-льних люкiв та i'x вiдповiдниx тдсистем шд час пошуку нових техшчних рiшень та виконань. Однак аналiз чисельно!, вiдповiдно до профiлю дослщжуваного питання, науково-теxнiчно! та довщково! лторатури засвiдчив вiдсутнiсть ш-формаци з проведення таких робгт.
Вирiшення зазначеного складного науково-теxнiчного завдання обумовлюе необхвдшсть розв'язання ряду задач, серед яких можна вид> лити: створення структурного описання, визна-чення функцш блокiв/вузлiв/деталей, вiдповiд-них особливих умов та обмежень, за яких будуть виконуватись функци. Запропоновано новий пiдxiд до форматзаци структурного описання конструкци кришки люка, заснований на вико-ристанш принципiв iерарxiчностi й декомпозици (блочностi), та створено блочно4ерарх1чне описання конструкцiй ушверсальних напiввагонiв. Використання принципу iерарxiчностi передба-чае структурування опису конструкци кришки люка за ступенем детальносп з видшенням окремих iерарxiчниx рiвнiв. Застосування принципу декомпозици забезпечуе роздшення описiв конструкци кришки люка на кожному iерарxiч-ному рiвнi на ряд вщповщних блокiв (конструк-цшних модулiв) iз можливостями роздiльного проектування та дослщження. Вищезазначенi принципи в повнш мiрi вiддзеркалюються
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального унiверситету залiзничного транспорту, 2018, № 2 (74)
у блочно4ерарх1чнш моделi кришки люка, яку найчаспше подають у виглядi вщповщно! схе-ми, що е основою формалiзованого описання И конструкцн. Працездатнiсть та доцiльнiсть за-стосування розроблено! блочно-iерархiчноl схе-ми шдтверджуеться проведенням оптишзацш-них робiт зi зниження матерiалоемностi.
Результати
Пiд час розроблення структурно-функцю-нального описання кришок люкiв роботи вико-нуемо в три етапи. Перший етап включае про-ведення робгт зi структурно-функцiонального описання кришок лююв, яке передбачае вид> лення трьох iерархiчних рiвнiв. При цьому модуль кришки люка (В1131) розглядаемо як еле-мент нульового рiвня, на першому рiвнi розта-шоваш основнi блоки конструкцн кришки люка, вузловi елементи яко! належать до другого рiвня, а елементи, як умовно не пiдлягають подальшому роздiленню, складають деталi тре-тього рiвня (рис. 1).
На 1-му рiвнi кришка люка роздiлена на ос-новнi блоки: лист кришки люка (В11311), каркас (В11312), блок кршлення кришки люка до хреб-тово! балки (В11313), блок кршлення кришки люка до нижньо! обв'язки нашввагона (В11314), блок взаемокрiплення та посилення (В11315), блок крiплення торсюнного пристрою (В11316).
Рис. 1. Блочно^ерарх^чна схема кришки люка нашввагона
Fig. 1. Block-hierarchical scheme of hatch cover of the gondola car
На 2-му piBHi кожен i3 основних блoкiв роз-дiлений на вузли. Так, лист кришки люка (В11311) мае лише один вузол - полотно (В113111). Каркас (В11312) подшяеться на: поздовжню пе-редню обв'язку (Вшш), поздовжню середню обв'язку (Вц3122), поздовжню задню обв'язку (Вц3123) та пoпеpечнi бiчнi обв'язки (В113124).
doi: 10.15802/stp2018/130014
Блок кршлення кришки люка до хребтово! балки (В11313) мае таю вузли: петл1 (В113131) та заклепки (В113132). Блок кршлення кришки люка до нижньо! обв'язки нашввагона (В11314) под> ляеться на правий кронштейн (В113141) та л1вий кронштейн (В113142). Блок взаемокршлення та посилення (В11315) мютить посилювальну накладку (В113151) та з'еднувально-посилювальну косинку (В113152). Блок кршлення торсюнного пристрою (В11316) складаеться ¡з задньо! (В113161) та передньо! планки (В113162).
На 3-му р1вш «Детат» правий кронштейн (Вц3141) подшяеться на кутик (Вц314ц) та скобу (В1131412) правого виконання, а л1вий кронштейн (В113142) - на кутик (В1131421) та скобу (В1131422) л1вого виконання.
На другому етат визначаемо функцн кож-но! з видшених шдсистем. Для цього доцшьно використовувати наступне описання:
F = (D, G, H), (1)
де D - д1я, яку виконуе кришка люка (або !! тд-системна складова), що приводить до бажаного результату; G - об'ект, на який направлена д1я D; H - особлив1 умови й обмеження, за яких виконуеться д1я D.
Для розроблення структурно-функцю-нального описання доцшьно застосовувати принципи блочносп та 1ерарх1чносп, вщповщно до них першочергово визначають головш функцн кришки люка, що е блоком верхнього (нульового) р1вня ¡ерарх1чно! структури. Пюля визна-чення головних функцш кришки люка визначаемо головш корисш й допом1жш супутш функцп блоюв (перший ¡ерарх1чний р1вень), яю забезпе-чують виконання головних функцш кришки люка. У подальшому кожний елемент першого ¡е-рарх1чного р1вня розглядаемо як самостшну те-хшчну систему, що дозволяе видшити констру-кцшш елементи другого р1вня та !х головш корисш й допом1жш супутш функцн, яю забез-печують функцюнування елеменпв першого р1вня. Аналопчно проводимо подш на функцю-нальш елементи складов1 другого та третього 1ерарх1чних р1вшв. Обмеження розглядаемо вщ-повщно до ¡ерархн р1вшв, тобто обмеження для загально! конструкцп висувають вимоги до складових модушв, яю, у свою чергу, обумов-люють обмеження складових. Узагальнено в якосп основних обмежень можна видшити таю:
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету з^зничного транспорту, 2018, № 2 (74)
масов1 вимоги, геометричш/просторов1/формов1 обмеження, обмеження з енерговитрат, техноло-пчного характеру, утфшаци в ремонт та виго-товлент, поверхнево! обробки та шш^
На третьому, завершальному, етат будуемо блочно-1ерарх1чну модель кришки люка функцюнально! взаемоди м1ж складовими.
Блоки/вузли/детал1 кришки люка зазвичай виконують декшька функцш (k>1). У таких ви-падках функци позначен! для першого, другого та третього р1вня вщповщно через: F\x...Fk1x;
Fl Fk • Fl Fk i Fl Fk де
r 1xn***r 1 xn r 1xnl***r lxnl 1 r 1xnlm* • •r lxnlm? Ac
k змшюеться залежно вщ кшькосп функцш складового елемента.
З точки зору розгляду конструкци кришки люка як складово! блока загально! конструкци натввагона ïï функцюнальне призначення можна охарактеризувати наступним чином.
Кришки лююв у загальнш сукупносп (зазвичай 14 одиниць) утворюють у закритому положены тдлогу вагона. 1х монтують на рам1 вагона за допомогою петель, у закритому положены вони фшсуються на нижнш обв'язщ стш боковими закидками та секторами, а у вщ-критому положенш спираються на упори про-м1жних балок. Для полегшення закривання кришки люка шсля вивантаження на вагош встановлений торсюнний мехашзм. У закритому положены верхня поверхня кришки люка контактуе, окр1м вщповщних елемеипв хребто-воï балки та нижньоï обв'язки, ¡з сусщшми пром1жними балками, утворюючи герметичний настил тдлоги.
З урахуванням загального призначення та конструкцшних властивостей можна видшити в якосп основних функцш кришки люка наступш
- утворення тдлоги вагона з достатшм р1в-нем герметичности
- сприйняття без залишкових деформацш експлуатацшних навантажень, до яких можна вщнести навантаження насипним, навалочним або штучним вантажем; сприйняття статичних i динам1чних навантажень вщ дiï зусиль, яю виникають у ходi експлуатацiï; навантаження тд час вивантаження (дiя вантажу на кришку люка, удари в момент вщкривання об упори);
- достатнш рiвень ремонтопридатностi, простота конструкцiï (простота у виготовленш, ремонтi, встановленнi на вагон, закриванш та вiдкриваннi).
Беручи до уваги все вищезазначене, пiд час побудови структурно-функцюнального описання кришки люка було видшено I-дерево конструкцiï кришки люка та наступи дотичнi до не1' складовi напiввагона:
- вузол крiплення кришки люка до хребто-во1' балки (державки кришки люка) - В112162;
- засоби закривання кришки люка та ïï фш-саци - ВШ15;
- вузол допомоги пiд час закривання - В1132, скоба пiд ломик - В11214;
- вантаж - G2;
- боковi дотичнi поверхнi в закритому положены (верхнi частини промiжних балок рами) - В112(2-4)2;
- переднi дотичнi поверхнi в закритому положены (нижня обв'язка - кутик 150) - В11212;
- задш дотичнi поверхнi в закритому поло-женнi (балки, двотавр № 19) - В11261;
- вузол упирання кришки люка на раму тд час розвантаження (упори промiжних балок) -
В112(2-4)4.
Зазначена конструкщя кришки люка була обрана як найбшьш поширена на сьогодш у конструктивно-технологiчному виконаннi (заклепкове кршлення петель, полотно з гофро-ваного листа i т. д.).
Проведений анатз (рис. 2) показав, що кришка люка взаемодiе (впливае та зазнае зво-ротнього впливу) iз такими складовими: вузол крiплення кришки люка до хребтовоï балки (В112162); засоби закривання кришки люка та ïï фшсаци (В11115); вузол допомоги тд час закривання (В1132), скоба пiд ломик (В11214); вантаж (G2); боковi дотичнi поверхнi в закритому по-ложеннi (В112(2-4)2); передт дотичнi поверхнi в закритому положенш (В11212); заднi дотичнi поверхнi в закритому положенш (В11261); вузол упирання кришки люка на раму тд час розвантаження (В 112(2-4)4).
До того ж основт функци кришки люка розподшяються через складовi елементи першого iерархiчного рiвня (мiж вузлами): каркас е тдсилювальним елементом полотна та базою для встановлення шших, окрiм торсiонного, вузлiв. Його основнi функцiï знаходяться на внутрiшньорiвневому (1-й рiвень) полi та дода-тково вiн надiлений функщею упирання кришки люка на упори тд час вiдкривання.
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету зaлiзничнoro транспорту, 2018, № 2 (74)
Рис. 2. Структурно-функцюнальна модель кришки люка нaпiввaroнa
Fig. 2. Structural-functional model of the hatch cover of the gondola car
Визначеш взaемoдiючi функци полотна та ix кiлькiсть характеризують каркас як основний елемент кришки люка, структурно-пара-метричш та функцioнaльнi влaстивoстi якого визначають вщносш характеристики (форма, принцип ди, мaтеpiaл тощо) iншиx вузлових та базових елементiв конструкций Також на ко-ристь сказаного свiдчить штенсившсть взае-мoзв'язкiв полотна В113111 як елемента 2-го piвня.
З метою скорочення схематичних зв'язкiв та врахування iдентичниx взaемoдiй iз зoвнiшнiми (окр1м кришки люка) елементами схеми з блоком Вц3ц полотно на 2-му piвнi мае тiльки вну-тpiшньopiвневi зв'язки.
Розроблена стpуктуpнo-функцioнaльнa модель дозволяе використовувати для створення сучасних кришок лююв вiдoмi методи проекту-вання i конструювання. Окpiм того, запропоно-ване описання доцшьно використовувати як основу для отримання нових техшчних ршень, спрямованих на розробку кришок лююв нового поколшня.
У табл. 1 наведет функци F базових елеме-ипв кришки люка з урахуванням особливих умов Н.
Таблиця 1 Ана. iij фумкцш кришки люка HaniBBaroHa
Table 1
Function analysis of the hatch cover of the gondola car
№ з/п Кришка люка чи блок/вузол/деталь ii конструкцп: об'ект, на який спрямована дiя елемента Функци кришки лю-кa/блoкa/вузлa/детaлi з урахуванням особливих умов i обмежень Н
1 В1131 - кришка люка: В112162 - вузол кршлення кришки люка до хреб-тово!балки; В11115 - засоби закривання кришки люка та ii фiксaцil; В1132 - вузол до-помоги п1д час закривання; Fj - кpiплення та взае-мoдiя пiсля сприйняття експлуатацшних наван-тажень через В112162 до загального силового каркаса натввагона; F02 - надшна фiксaцiя та зaпoбiгaння самороз-криванню кришки люка з В11115 та взaемoдiя пiс-ля сприйняття експлуа-тaцiйниx навантажень;
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2018, № 2 (74)
Продовження табл. 1 Continuation of the Table 1
Продовження табл. 1 Continuation of the Table 1
№
з/п
Кришка люка чи блок/вузол/деталь ïï конструкци: об'ект, на який спрямована дiя елемента
В11214 - скоба шд ломик;
G2 - вантаж;
В112(2-4)2 - боков1 дотичнi поверх-нi в закритому положеннi;
В11212 - передш дотичнi поверх-нi в закритому положенш;
ВП261 - заднi дотичш поверх-нi в закритому положенш;
ВП2(2-4)4 - вузол упирання кришки люка на раму тд час розван-таження
Функци кришки лю-ка/блока/вузла/детал1 з ура-хуванням особливих умов i обмежень Н
F0' - взаeмодiя з В1132 шсля пiднятгя кришки люка на ввдповщну висо-
ту без залучення додаткових механiзмiв;
173-2 • -D
F0 - взаeмодiя з В11214 шсля шдгягування кришки люка до piBra фiксацii;
174
F0 - взаемодя з вантажем G2, що включае навантаження, яю виникають пд час завантаження (у тому числ великорозмiрним вантажем), навантаження шд час перевезень та навантаження шд час вивантаження (у тому числ ван-тажiв абразивного типу):
- виконання функци тдлоги шляхом взаемоди з ^12(2-4^ ^12^ В11261 за умови забезпечення гер-метичностi на достатньо-
му рiвнi пiд час переве-зення вантажiв (у тому числi насипних);
- взаемодiя з елементом В112(2-4)4 пiсля сприйняття
навантажень динамiчного та статичного характеру, яш виникають пвд час вивантаження. В якосп основних умов роботи кришки люка мо-жна видшити таш:
- сприйняття експлуата-цшних навантажень без залишкових деформацiй;
- формування герметич-
ноi' поверхнi;
- корозшна стiйкiсть;
- абразивна стшшсть;
- технологiчнiсть вигото-
влення та ремонпв
№ з/п
Кришка люка чи блок/вузол/деталь ïï конструкцiï: об'ект, на який спрямована дiя елемента
В11311 - лист кришки люка:
В1132 - вузол допомоги пiд час закривання;
G2 - вантаж; В112(2-4)2 - боковi дотичнi поверхш в закритому по-ложеннi;
В11212 - переднi дотичнi поверхнi в закритому положенш;
В11261 - задш дотичш поверхш в закритому положенш; В11312 - каркас;
В11313 - вузол кршлення криш-ки люка до хреб-тово1 балки;
В11316 - вузол крiплення одного або дешлькох торсiонiв
В11312 - каркас:
В11214 - скоба пiд ломик;
ВП2(2-4)4 - вузол
упирання криш-ки люка на раму пiд час розван-таження;
В11311 - лист кришки люка;
В11313 - вузол кршлення криш-ки люка до хреб-тово1 балки;
Функци кришки лю-ка/блока/вузла/детал1 з ура-хуванням особливих умов i обмежень Н
F = F 3.1. -^11311 г0 '
F2 = f4 ^
1 11311 1 0 ' F 3 = f 5 ;
11311 0
174
F11311 - взаемод1я з В11212 п1сля сприйняття
та перерозпод1лу експлуатац1йних навантажень;
F11311 - взаемокршлення з В11313 та сприйняття в1дпов1дних експлуата-ц1йних навантажень;
176
F11311 - взаемод1я з В11216 п1сля сприйняття в1дпов1дних навантажень (у закритому та ввдкри-тому положенш, п1д час ввдкривань та закривань)
У раз1 виконання ввдпо-в1дних умов:
тт 1-5 = тт 1-5 л11311 п0
F1 = F3.2 ; 11312 г0 '
F 2 = F 6 -
11312 0
F3 = F4 ;
11312 11311
F11312 - взаемокршлення з В11313 та сприйняття в1дпов1дних експлуата-ц1йних навантажень;
Fnrn - розташування та взаемод1я з В11314 та сприйняття в1дпов1дних експлуатац1йних навантажень;
2
3
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету зал1зничного транспорту, 2018, № 2 (74)
№ з/п
Продовження табл. 1 Continuation of the Table 1
Кришка люка чи блок/вузол/деталь ïï конструкци: об'ект, на який спрямована дш елемента
В11314 - вузол кршлення криш-ки люка до ниж-ньо1 обв'язки;
В11315 - вузол взаемокршлення та посилення
В11313 - вузол кршлення криш-ки люка до хреб-тово1 балки:
В112162 - вузол кршлення криш-ки люка до хреб-тово1 балки;
В11311 - лист кришки люка;
В11312 - каркас
В11314 - вузол кр1плення криш-ки люка до ниж-ньо1 обв'язки:
В11115 - засоби закривання кри-шки люка та ïï ф1ксацп;
В11312 - каркас
В11315 - вузол взаемокр1плення та посилення:
В11312 - каркас
В11316 - вузол кршлення одного або дешлькох торс1он1в:
В1132 - вузол до-помоги при за-криванн1;
Функц1ï кришки лю-ка/блока/вузла/детал1 з урахуванням особливих умов i обмежень Н
F11312 - взаемод1я з В11315 п1сля сприйняття в1дпов1дних експлуата-
ц1йних навантажень У раз1 виконання в1дпо-ввдних умов:
H^3 = H1 H3 H 5
11312 п0> п0 ' п0
F1 = F1 •
1 11313 1 0 '
F 2 = F5 ;
11313 11311
F1 = F4
11313 11312
У раз1 виконання в1дпо-ввдних умов:
H^3 = H1 H3 H 5
11313 0 0 0
f1 = F2 -11314 r0 '
f 2 = f5 11314 11312
У раз1 виконання в1дпо-ввдних умов:
H^3 = H1 H3 H 5
11314 п0, п0 , п0
F1 = F 6
11315 м1313
У раз1 виконання в1дпо-ввдних умов:
H}-,3* = и\, Hl, H.
F1 = F31 • i11316 г0 '
F 2 = F 6
11316 11311
У раз1 виконання в1дпо-ввдних умов:
H 1_3 = h 1 h 3 H 5
^ 11316 п0 , п0 , п0 ,
№ з/п
10
Продовження табл. 1 Continuation of the Table 1
Кришка люка чи блок/вузол/деталь ïï конструкци: об'ект, на який спрямована д1я елемента
В11311 - лист кришки люка
В113111 - полотно:
В113121 - передня обв'язка;
В113122 - середня обв'язка;
В113123 - задня обв'язка;
В113124 - б1чн1 обв'язки;
В113132 - заклепки;
В113161 - задня планка;
В113162 - передня планка
В113121 - передня обв'язка:
В11214 - скоба пд ломик;
В113111 - полотно;
В113124 - б1чн1
обв'язки;
В113141 - правий кронштейн; В113142 - л1вий кронштейн;
В113151 - накладка;
В113152 - косинка
В113122 - середня обв'язка:
В113111 - полотно;
В113124 - б1чн1 обв'язки
Функци кришки лю-ка/блока/вузла/детал1 з урахуванням особливих умов i обмежень Н
H11316 - можлив1сть накопичення та вив1ль-нення у певних обстави-нах потенц1йноï енерг1ï
F113111 - взаемод1я в1д-
пов1дно з В113124, В113123,
В113122, В113121 п1сля сприйняття експлуата-ц1йних навантажень;
F 5 = f5 . 113111 11311
F 6 = F6 -
113111 11311
7-^7 _ 7-^6
f113111 = f11311
У раз1 виконання ввдпо-ввдних умов: H 1_5 = H!"5 ;
"113111 л0 ;
H 6 = H 4
113111 11316
F1 = F3.2 ;
113121 0 F2 = F1
113121 113111
Fi3i2i - взаемод1я з В113124 п1сля сприйняття експлуатац1йних навантажень;
^14з721 - взаемод1я з
В113141, В113142, В113151,
В113152 п1сля сприйняття в1дпов1дних експлуата-ц1йних навантажень
F1 = F2 113122 113111
2
F113122 - взаемод1я з В113124 п1сля сприйняття в1дпов1дних експлуата-ц1йних навантажень
3
7
8
4
5
9
6
7
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацiонального унiверситету зал1зничного транспорту, 2018, N° 2 (74)
№
з/п
11
12
Продовження табл. 1 Continuation of the Table 1
Кришка люка чи блок/вузол/деталь ïï конструкци: об'ект, на який спрямована дiя елемента
В113123 - задня обв'язка:
Вц3ш - полотно;
В113124 - бiчнi обв'язки;
В113131 - петлi; В113132 - заклепки
В113124 - бiчнi обв'язки: В112(2-4)4 - вузол упирання кришки люка на раму шд час розван-таження; В113111 - полотно;
В113121 - передня
обв'язка; В113122 - середня обв'язка;
В113123 - задня
обв'язка; В113141 - правий кронштейн; В113142 - лiвий кронштейн; В113151 - накладка;
В113152 - косинка
Функцiï кришки лю-ка/блока/вузла/деталi з урахуванням особливих умов i обмежень Н
У разi виконання вщпо-
ввдних умов:
= H1 H3 H 5 113122 "0' "0 ' "0
fi = F 3 113123 м13111
F*3123 - взаeмодiя з В113124 пiсля сприйняття вщповвдних експлуата-цiйних навантажень;
F13123 - взаeмодiя з В113131 пiсля сприйняття вщповвдних експлуата-цiйних навантажень;
г4
f113123 - взаeмодiя з В113132 пiсля сприйняття навантажень, що пере-
даються вiд петель У разi виконання вщпо-ввдних умов:
H 1_3 = h 1 h з h 5 п113123 "0, я0' "0
F1 = F6 •
1 113124 1 0 ' F2 = F4 ;
113124 113111 F3 = F2 ;
f113124 f113122; F4 = F3 ;
113124 113121
F5 = F2 .
113124 113123 176-7
F113124 - взаeмодiя з
В113141, В113142 пiсля
сприйняття ввдповвдних експлуатацiйних наван-тажень у закритому положеннi
Fl1-?i24 - взаeмодiя з
В113151, В113152 тсля сприйняття вiдповiдних експлуатацiйних навантажень У разi виконання вщпо-ввдних умов:
№ з/п
13
14
15
16
17
18
Продовження табл. 1 Continuation of the Table 1
Кришка люка чи блок/вузол/деталь ïï конструкци: об'ект, на який спрямована дiя елемента
В113131 - петлг
В113123 - задня обв'язка;
В113132 - заклепки
В113132 - заклепки:
В113111 - полотно;
В113123 - задня обв'язка;
В113131 - петлi
В113141 - правий кронштейн:
В113121 - передня обв'язка;
В113124 - бiчнi обв'язки
В113142 - лiвий кронштейн:
В113121 - передня обв'язка;
В113124 - бiчнi обв'язки
В113151 - накладка:
В113121 - передня обв'язка;
В113124 - бiчнi обв'язки
В113152 - косинка:
В113121 - передня обв'язка;
Функцiï кришки лю-ка/блока/вузла/деталi з урахуванням особливих умов i обмежень Н
H !-3 = H1 H з H 5 п113124 "0' п0 ' п0
F1 = F3 113131 113123
У разi виконання ввдпо-ввдних умов:
H !-3 = h1 H3 H 5
•"113131 "0' "0 ' "0
f1 = f5 .
113132 m1311' F2 = F4
113132 113123
У разi виконання ввдпо-ввдних умов:
H !-3 = H1 h 3 H 5
•"113132 "0, "0 , "0
F1 = F4 ;
113141 113121
26 f113141 = f113124
У разi виконання ввдпо-ввдних умов:
H !-3 = h1 h 3 H 5
113141 = 0, 0 , 0
F1 = f5 •
113142 113121 ' F2 = F7
113142 113124
У разi виконання ввдпо-ввдних умов:
H !-3 = H1 H з H 5 •"113142 "0, "0 , "0
F1 = F6 ; 113151 113121 '
77-2 _ 77-8
f113152 = f113124
У разi виконання ввдпо-ввдних умов:
H !-3 = h1 H3 H 5
•"113151 "0' "0 ' "0
F1 = F7 ; 113152 113121 '
F 2 = F 9
113152 113124
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету зал1зничного транспорту, 2018, № 2 (74)
№ з/п
19
20
21
22
Продовження табл. 1 Continuation of the Table 1
Кришка люка чи блок/вузол/деталь ïï конструкци: об'ект, на який спрямована дш елемента
В113124 - б1чн1 обв'язки
Вшш - задня планка: В113111 - полотно
В113162 - передня планка:
В113111 - полотно
В1131411 - кутик: В11115 - засоби
закривання кришки люка та ïï ф1ксацп;
В1131412 - скоба
В1131412 - скоба: В11115 - засоби закривання кри-шки люка та ïï ф1ксац1ï;
В1131411 - кутик
Функц1ï кришки лю-ка/блока/вузла/детал1 з урахуванням особливих умов i обмежень Н
У раз1 виконання в1дпо-ввдних умов:
H1-3 = H1 H 3 п113142 П0' п0 '
H5
F1 = F6 113161 11311
У раз1 виконання в1дпо-ввдних умов:
H !~3 = h 1 H3
"113161 п0> П0
H5
44 113161 11316
F1 = F6 113162 11311
У раз1 виконання в1дпо-ввдних умов:
н1 3 = h1 h 3 H 5
113162 п0> п0 ' п0 ' H4 = H4
113162 11316
^шми - взаемод1я з В11115 п1сля сприйняття в1дпов1дних навантажень та ф1ксаци у закритому положенш без до-даткового устаткування; 2
F1131411 - взаемод1я з В1131412 для додаткового запоб1гання саморозкри-ванню кришки люка
У раз1 виконання в1дпо-ввдних умов:
н1 3 = h1 h 3 H 5
1131411 п0' п0> п0
F = F1 •
1131412 1131411>
F = F 2
1131412 1131411
У раз1 виконання в1дпо-ввдних умов:
H1-3 = H1 1131412 n0-
H3, H5
Зак1нчення табл. 1 End of the Table 1
№ з/п
23
24
Кришка люка чи блок/вузол/деталь ïï конструкци: об'ект, на який спрямована д1я елемента
В1131421 - кутик: В11115 - засоби
закривання кришки люка та ïï ф1ксацп;
В1131422 - скоба
В1131422 - скоба: В11115 - засоби
закривання кришки люка та ïï ф1ксацп;
В1131421 - кутик
Функци кришки лю-ка/блока/вузла/детал1 з урахуванням особливих умов 1 обмежень Н
F = F .
1131421 1131411>
f 2 = f 2 1131421 1131411
У раз1 виконання ввдпо-ввдних умов:
H13 = h 1 H3 H 5
1131421 п0> п0 ' п0
F = F .
1131422 1131411
F2 = F2
1131422 1 1131411
У раз1 виконання ввдпо-ввдних умов:
H 1з3 = h 1 h 3 H 5 1131422 п0> п0> п0
Таким чином, подану структурно-функцюнальну модель кришки люка нашвваго-на доцшьно використовувати тд час застосу-вання сучасних наукових та шженерних шдхо-д1в, творчих i пошукових метод1в для досл1-дження наявних i створення перспективних зразюв.
Отримана матриця сум1жносп конструкцш-них елемент1в (табл. 2) може бути використана тд час проектування модертзованих вузл1в кришок люк1в натвваготв, 1з урахуваннях характеристик функцюнування, прот1кання робо-чих та динам1чних процес1в тощо.
Упровадження на практищ запропонованого СФО кришки розвантажувальних люк1в дозволило згенерувати шновацшш конструкци, в яких пор1вняно з базовою конструкщею ш-шим чином розподшет функцiï м1ж складовими. Так, було спроектовано шновацшну конс-трукщю кришки люка, зокрема безкаркасну модель (рис. 3) та модель 1з випуклою конструкщею полотна в сторону протидiï мас1 вантажу (рис. 4).
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету залкзничного транспорту, 2018, N° 2 (74)
Таблиця 2
Матриця сумiжностi внутр1шньор1вневих функц1ональних зв'язшв базових елементiв кришки люка нашввагона
Table 2
Matrix of adjacency of intraverbal functional bonds of hatch cover basic elements of the gondola car
б - b
;; (ч а on 3 on on ¡n 54 ю
m on on on on on on on on on on on on
m" m m m m m m m m m m m m
В113111 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1
В113121 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0
В113122 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
В113123 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0
В113124 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0
В113131 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0
В113132 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0
В113141 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
В113142 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
В113151 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
В113152 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
В113161 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
В113162 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Рис. 3. 1нновацшна безкаркасна кришка люка:
а - вид зверху, б - вид знизу
Fig. 3. Innovative frameless hatch cover:
а - top view , b - the bottom view
а - а
б - b
Рис. 4. Конструкщя кришки люка з опуклим полотном:
а - вид зверху, б - вид знизу, в - вид збоку
Fig. 4. The design of the convex hatch cover:
а - top view , b - the bottom view, с - side view
Наукова новизна та практична значимкть
Розроблеш просторов1 модел1 зазначених вид1в кришок характеризуються високими по-казниками мщносп та стшкост до деформацш.
Результати розрахунку на мщнють сучасно1' базово1' конструкци кришки люка показують, що найбшьш1 напруження виникають у мюцях кршлення кришки люка до хребтово1' балки та нижньо1' обв'язки [5, 6, 8, 11]. Водночас напруження й перемщення у безкаркасному вико-нанш кришки люка та у модел1 з вигнутим полотном показують суттево кращ1 результати пор1вняно з базовою моделлю.
Висновки
Розробка структурно-функцюнального опи-сання кришки розвантажувальних лююв нашв-вагошв дозволила:
1. Обгрунтувати наступне твердження: полотно кришки люка е основним елементом, структурно-параметричш та функцюнальш властивосп якого визначають вщповщш характеристики (форма, принцип ди, матер1ал тощо) шших вузлових та базових елеменнв ïï конс-трукцiï'. А каркас характеризуеться такою основною функщею, як силове шдкршлення полотна, та е базою для розмщення вузл1в кр1плення кришки люка до хребтовоï балки, до нижньоï обв'язки.
2. Встановити, що за умови включення ос-новних функц1й каркаса до полотна шляхом конструктивного вдосконалення можна створи-ти безкаркасне виконання кришки люка. Таким чином, властивосп кришки люка, окр1м сприйняття без ушкоджень експлуатацшних наван-тажень, розширити пружно-демфуючими влас-
а - а
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету зал1зничного транспорту, 2018, № 2 (74)
тивостями за рахунок використання мультима-тер1ального тдходу.
3. Запропонувати методолопчш основи створення структурно-функцюнально1' модел1 кришки люка та результати ïï реал1заци, як1 можуть бути використаш у досл1дженнях про-цес1в функцюнування (наприклад, для в1дпов1-дного застосування теори граф1в), дослщженш роботи з1 сприйняття та перерозподшу р1зних вид1в навантажень, таксономи, тдвищення ступеня ix щеальност1, iдентифiкацiï об'екпв, як1 розглядають у процесах проектування, дос-л1дження, ремоипв.
4. Рекомендувати використовувати запропо-новану методику тд час здшснення проектува-льних та вартюно-оцшювальних робгт i для ш-ших вид1в рухомого складу зал1зниць, а також засоб1в транспортного машинобудування.
Запропоноват теоретичт положення, мето-долопчт основи та практичш засоби оптим1за-ци ваготв та ïx складових доцшьно використовувати для вир1шення аналопчних задач i для шших титв рухомого складу, а також об'екпв транспортного машинобудування. Окр1м цього, цей методолопчний тдх1д можна використовувати не лише тд час проектування, але й для анал1зу наявних р1шень.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Бутько, Т. В. Формалiзацiя технологи оргашзаци групових погдав оперативного призначення / Т. В. Бутько, А. В. Прохорченко, А. М. Киман // Вост.-Европ. журнал передовых технологий. - 2015. -Т. 4, № 3 (76). - С. 38-43. doi: 10.15587/1729-4061.2015.47886.
2. Кебал, И. Ю. Совершенствование конструкции крышки люка полувагона / И. Ю. Кебал, С. С. Мямлин // Вагонний парк. - 2016. - № 7/8. - С. 41-43.
3. Кeльрix, М. Б. Структурно-функцюнальне описання конструкци модуля кузова сучасних ушверсаль-них нашввагошв / М. Б. Кeльрix, В. I. Мороз, О. В. Фомш // Вюн. Схвдноукр. нац. ун-ту iM. Володимира Даля. - 2014. - № 2 (210). - С. 94-103.
4. Конструирование и расчет вагонов : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / В. В. Лукин, Л. А. Шадур, В. Н. Котуранов, А. А. Хохлов, П. С. Анисимов ; под общ. ред. В. В. Лукина. - Москва : УМК МПС России, 2000. - 731 с.
5. Мороз, В. I. Визначення перспективних напрямшв удосконалення конструкци нашввагошв вироб-ництва ДП «Укрспецвагон» / В. I. Мороз, В. В. Фомш, О. В. Фомш // Зб. наук. пр. Укр. держ. акад. за-лiзн. трансп. - Харшв, 2008. - Вип. 99. - С. 72-81.
6. Мямлин, С. В. Крышка люка универсального полувагона / С. В. Мямлин, Д. Н. Барановский, И. Ю. Кебал // Бюл. науч. работ Брянск. фил. МИИТ : сб. науч. работ / Моск. гос. ун-т путей сообщения, Брянск. фил. - Брянск, 2015. - Вып. 1 (7). - С. 45-48.
7. Половинкин, А. И. Основы инженерного творчества : учеб. пособие для студентов ВТУЗов / А. И. По-ловинкин. - Москва : Машиностроение, 1988. - 368 с.
8. Фомш, О. В. Анaлiз доцшьносп застосування шестигранних порожнистих профшв в якосп складових елеменпв несучих систем нашввагошв / О. В. Фомш // Наука та прогрес транспорту. - 2014. - № 6 (54). -С. 146-153. doi: 10.15802/stp2014/33403.
9. Формирование автоматизированной системы расчета пропускной способности железнодорожных сетей для продвижения грузопотоков предприятий горно-металлургического комплекса / С. В. Панченко, Т. В. Бутько, А. В. Прохорченко, Л. А. Пархоменко // Наук. вюн. НГУ. - 2016. - № 2. - С. 93-99.
10. Determination of the dynamic characteristics of freight wagons with various bogie / S. Myamlin, L. P. Lingaitis, S. Dailydka, G. Vaiciunas, M. Bogdevicius, G. Bureika // Transport. - 2015. - Vol. 30. - Iss. 1. -P. 88-92. doi: 10.3846/16484142.2015.1020565.
11. Fomin, O. V. Improvement of upper bunding of side wall of gondola cars of 12-9745 model / O. V. Fomin // Metallurgical and Mining Industry. - 2015. - Vol. 7, No. 1. - P. 45-48.
12. Impact of Wheelset Steering and Wheel Profile Geometry to the Vehicle Behavior when Passing Curved Track / V. Hauser, O. S. Nozhenko, K. O. Kravchenko, M. Loulova, J. Gerlici, T. Lack // Manufacturing Technology. - 2017. - Vol. 17, No. 3. - P. 306-312.
13. Lovska, A. The study of dynamic load on a wagon-platform at a shunting collision / A. Lovska, A. Ryibin // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. - 2016. - Vol. 3. - Iss. 7 (81). - P. 4-8. doi: 10.15587/1729-4061.2016.72054.
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2018, № 2 (74)
14. Niezgoda, T. Simulations of motion of prototype railway wagon with rotatable loading floor carried out in MSC Adams software / T. Niezgoda, W. Krason, M. Stankiewicz // Journal of KONES. Powertrain and Transport. - 2015. - Vol. 19. - Iss. 4. - P. 495-502. doi: 10.5604/12314005.1138622.
15. Proposal of a Mechanism for Setting Bogie Wheelsets to Radisl Position while Riding Along Track Curve / V. Hauser, O. S. Nozhenko, K. O. Kravchenko, M. Loulová, J. Gerlici, T. Lack // Manufacturing Technology. - 2017. - Vol. 17, No. 2. - P. 186-192.
16. Research into surface properties of disperses fillers based on plant raw materials / Yu. Danchenko, V. Andronov, A. Kariev, V. Lebedev, E. Rybka, R. Meleshchenko, D. Yavorska // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. - 2017. - Vol. 5. - Iss. 12 (89). - P. 20-26. doi: 10.15587/1729-4061.2017.111350.
17. Research of the intermolecular interactions and structure in epoxyamine composites with dispersed oxides / Yu. Danchenko, V. Andronov, E. Barabash, T. Obigenko, E. Rybka, R. Meleshenko, A. Romin // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. - 2017. - Vol. 6. - Iss. 12 (90). - P. 4-12. doi: 10.15587/1729-4061.2017.118565.
18. Tartakovskyi, E. Improving the process of driving a locomotive through the use of decision support systems / E. Tartakovskyi, O. Gorobchenko, A. Antonovych // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. -2016. - Vol. 5. - Iss. 3 (83). - P. 4-11. doi: 10.15587/1729-4061.2016.80198.
А. В. ФОМИН1*, Н. И. ГОРБУНОВ2, Н. С. КОЧЕШКОВА3, В. В. КОВАЛЕНКО4
'*Каф. «Вагоны и вагонное хозяйство», Государственный университет инфраструктуры и технологий, ул. Кирилловская, 9, Киев, Украина, 04071, тел. +38 (067) 813 97 88, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0003-2387-9946 2Каф. «Железнодорожный, автомобильный транспорт и подъемно-транспортные машины», Восточноукраинский национальный университет им. В. Даля, пр-т Центральный, 59-а, Северодонецк, Украина, 93400, тел. + 38 (095) 309 10 39, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0002-8556-3392
3Каф. «Вагоны и вагонное хозяйство», Государственный университет инфраструктуры и технологий, ул. Кирилловская, 9, Киев, Украина, 04071, тел. +38 (095) 272 36 82, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0003-1838-5167 4Каф. «Железнодорожный, автомобильный транспорт и подъемно-транспортные машины», Восточноукраинский национальный университет им. В. Даля, пр-т Центральный, 59-а, Северодонецк, Украина, 93400, тел. +38 (095) 142 90 74, эл. почта [email protected], ORCID 0000-0003-1706-2710
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КРЫШКИ ЛЮКА
Цель. Работа направлена на создание структурно-функционального анализа существующего выполнения крышек люков полувагонов для поиска возможных путей их модернизации и усовершенствования. Методика. Проведенные исследования и анализ базируются на принципах морфологического изучения технических систем и системного подхода с учетом результатов ведущих исследований по теме, собственных разработок авторов, математическом обосновании и компьютерном моделировании. Расчет конструкционных элементов подвижного состава проведен с помощью современных нормативных и разработанных методик. Результаты. Системный подход при создании инновационной крышки люка позволил представить конструкцию в виде ряда взаимосвязанных и взаимодействующих подсистем, с учетом основных факторов их функционирования. Разработана структурно-функциональная модель крышки люка полувагона, которая показала, что полотно крышки люка есть основным элементом, структурно-параметрические и функциональные свойства которого определяют соответствующие характеристики других узловых и базовых элементов ее конструкции. Установлено, что основные функции крышки люка распределяются через составляющие элементы первого иерархического уровня (между узлами): каркас служит усиливающим элементом полотна и базой для установки других, кроме торсионных, узлов. Предложенные теоретические положения, методологические основы и практические методы структурно-функционального анализа целесообразно использовать при поиске путей оптимизации и других элементов подвижного состава, а также объектов транспортного машиностроения. Научная новизна. Предложены методологические основы создания структурно-функционального описания крышки люка и представлены результаты ее реализации, которые могут быть использованы в исследованиях процессов функционирования, восприятия и перераспределения разных видов нагрузок, таксономии, повышения степени их идеальности, идентификации объектов, рассматриваемых в процессах проектирования, исследования, ремонта. Практическая значимость. Структурно-
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету зaлiзничнoгo транспорту, 2018, № 2 (74)
функциональное описание позволило спроектировать инновационный конструктив крышки люка, в том числе бескаркасное ее выполнение, модель с выпуклой конструкцией полотна в сторону противодействия массе груза. С помощью предложенных моделей крышек разгрузочных люков возможна эффективная модернизация отечественного парка полувагонов.
Ключевые слова: транспортная механика; грузовые вагоны; полувагон; крышка люка; структурно-функциональное описание
0. V. FOMIN 1*, M. I. GORBUNOV 2, N. S. KOCHESHKOVA 3, V. V. KOVALENKO 4
'*Dep. «Cars and Carriage Facilities», State Economy and Technology University of Transport, I. Ogienka St., 19, Kyiv, Ukraine, 03049, tel. +38 (067) 813 97 88, e-mail [email protected], ORCID 0000-0003-2387-9946
2Dep. «Railway, Road Transport and Handling Machines», East Ukrainian Volodymyr Dahl National University, Central Av., 59-а, Sievierodonetsk, Ukraine, 93400, tel. + 38 (095) 309 10 39, e-mail [email protected], ORCID 0000-0002-8556-3392
3Dep. «Cars and Carriage Facilities», State Economy and Technology University of Transport, Ogienka St., 19, Kyiv, Ukraine, 03049, tel. +38 (095) 272 36 82, e-mail [email protected], ORCID 0000-0003-1838-5167 4Dep. «Railway, Road Transport and Handling Machines», East Ukrainian Volodymyr Dahl National University, Central Av., 59-а, Sievierodonetsk, Ukraine, 93400, tel. +38 (095) 142 90 74, e-mail [email protected], ORCID 0000-0003-1706-2710
STRUCTURAL-FUNCTIONAL DESCRIPTION OF THE HATCH COVER CONSTRUCTION
Purpose. The work aims at structural-functional description of the existing construction of hatch covers of gondola cars to find possible ways of their modernization and improvement. Methodology. The research and analysis are based on principles of morphological study of technical systems and systems approach. The research takes into account the results of the leading research on the topic, the authors' own development, mathematical justification and computer modeling. Calculation of the structural elements of the rolling stock was carried using modern normative and developed methodologies. Findings. The system approach in creating an innovative hatch cover allowed the design to be presented in the form of a series of interconnected and interacting subsystems, taking into account the main factors of their functioning. Authors developed the structural-functional model of the hatch cover of the gondola car, which showed that the hatch cover plate is the basic element, the structural-parametric and functional properties of which determine the corresponding characteristics of other nodal and base elements of its design. We established that the main functions of the hatch cover are distributed through the constituent elements of the first hierarchical level (between nodes): the frame serves as the reinforcing element of the plate and the base for installing other nodes, except the torsion ones. The proposed theoretical propositions, methodological foundations and practical methods of structural and functional analysis are expedient for using in the search for optimization ways and other elements of rolling stock, as well as objects of transport engineering. Originality. The methodological foundations for the creation of a structural and functional description of the hatch cover are proposed and the results of its implementation are presented, which can be used in studies of the processes of their functioning, perception and redistribution of different types of loads, taxonomy, increasing the degree of their ideality, identification of objects considered in design, repair. Practical value. The structural-functional description allowed projecting an innovative design of the hatch cover, including its frameless execution, a model with a convex design of the plate in the direction of counteracting the mass of the cargo. Using the proposed models of hatch covers, effective modernization of the domestic park of gondola cars is possible.
Keywords: transport mechanics; freight cars; gondola; hatch covers; structural-functional description
REFERENCES
1. Butko, T. V., Prokhorchenko, A. V., & Kyman, A. M. (2015). Formalization of the technology of arranging tactical group trains. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4,3(76), 38-43. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.47886. (in Ukrainian)
2. Kebal, I. Y., & Myamlin, S. S. (2016). Sovershenstvovanie konstruktsii kryshki lyuka poluvagona. Car Fleet, 7/8, 41-43. (in Russian)
3. Kelrikh, M. B., Moroz, V. I., & Fomin, O. V. (2014). Strukturno-funktsionalne opysannia konstruktsii modulia kuzova suchasnykh universalnykh napivvahoniv. Visnik of the Volodymyr Dahl East Ukrainian National University, 2(210), 94-103. (in Ukrainian)
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2018, N° 2 (74)
4. Lukin, V. V., Shadur, L. A., Koturanov, V. N., Khokhlov, A. A., & Anisimov, P. S. (2000). Konstruirovanie i raschet vagonov: Uchebnik dlya vuzov zheleznodorozhnogo transporta. Moscow: UMK MPS Rossii. (in Russian)
5. Moroz, V. I., Fomin, V. V., & Fomyn, O. V. (2008). Vyznachennia perspektyvnykh napriamkiv udoskonalen-nia konstruktsii napivvahoniv vyrobnytstva DP «Ukrspetsvahon». Collected Scientific Works of Ukrainian State University of Railway Transport, 99, 72-81. (in Ukrainian)
6. Myamlin, S. V., Baranovskiy, D. M., Kebal, I. Y. (2015). Manhole cover of universal gondola car. Bulleten nauchnykh rabot Bryanskogofiliala MIIT, 1(7), 45-48. (in Russian)
7. Polovinkin, A. I. (1988). Osnovy inzhenernogo tvorchestva: Uchebnoe posobie dlya studentov VTUZov. Moscow: Mashinostroenie. (in Russian)
8. Fomin, O. V. (2014). Applicability analysis of hexahedral hollow profiles as component elements of supporting systems for gondola cars. Science and Transport Progress, 6(54), 146-153. doi: 10.15802/stp2014/33403. (in Ukrainian)
9. Panchenko, S. V., Butko, T. V., Prokhorchenko, A. V., & Parkhomenko, L. O. (2016). Formation of an automated traffic capacity calculation system of rail networks for freight flows of mining and smelting enterprises. Scientific Bulletin of National Mining University, 2, 93-99. (in English)
10. Myamlin, S., Lingaitis, L. P., Dailydka, S., Vaiciünas, G., Bogdevicius, M., & Bureika, G. (2015). Determination of the dynamic characteristics of freight wagons with various bogie. Transport, 30(1), 88-92. doi: 10.3846/16484142.2015.1020565. (in English)
11. Fomin, O. V. (2015). Improvement of upper bunding of side wall of gondola cars of 12-9745 model. Metallurgical and Mining Industry, 7(1), 45-48. (in English)
12. Hauser, V., Nozhenko, O. S., Kravchenko, K. O., Loulová, M., Gerlici, J., & Lack, T. (2017). Impact of wheelset steering and wheel profile geometry to the vehicle behavior when passing curved track. Manufacturing Technology, 17(3), 306-312. (in English)
13. Lovska, A., & Ryibin, A. (2016). The study of dynamic load on a wagon-platform at a shunting collision. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3/7(81), 4-8. doi: 10.15587/1729-4061.2016.72054. (in English)
14. Niezgoda, T., Krason, W., & Stankiewicz, M. (2015). Simulations of motion of prototype railway wagon with rotatable loading floor carried out in MSC Adams software. Journal of KONES. Powertrain and Transport, 19(4), 495-502. doi: 10.5604/12314005.1138622. (in English)
15. Hauser, V., Nozhenko, O. S., Kravchenko, K. O., Loulová, M., Gerlici, J., & Lack, T. (2017). Proposal of a Mechanism for Setting Bogie Wheelsets to Radisl Position while Riding Along Track Curve. Manufacturing Technology, 17(2), 186-192. (in English)
16. Danchenko, Y., Andronov, V., Kariev, A., Lebedev, V., Rybka, E., Meleshchenko, R., & Yavorska, D. (2017). Research into surface properties of disperses fillers based on plant raw materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5/12(89), 20-26. doi: 10.15587/1729-4061.2017.111350. (in English)
17. Danchenko, Y., Andronov, V., Barabash, E., Obigenko, T., Rybka, E., Meleshenko, R., & Romin, A. (2017). Research of the intermolecular interactions and structure in epoxyamine composites with dispersed oxides. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6/12(90), 4-12. doi: 10.15587/1729-4061.2017.118565. (in English)
18. Tartakovskyi, E., Gorobchenko, O., & Antonovych, A. (2016). Antonovych Improving the process of driving a locomotive through the use of decision support systems. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5/3(83), 4-11. doi: 10.15587/1729-4061.2016.80198. (in English)
Статтярекомендована до публ1кацИ' д.т.н., проф. С. В. Мямл1ним (Украта);
Надшшла до редколеги: 05.12.2017
Прийнята до друку: 06.03.2018
