Дослідження особливостей деформування пневматичної ресори в умовах аварійної роботи
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2025-294-8-66-72Ключові слова:
швидкісний рухомий склад, пневматична ресора, аварійна пружина, деформування, вертикальне навантаження, внутрішній тискАнотація
Безпека руху є ключовою задачею експлуатації рухомого складу. Враховуючи тенденцію до збільшення швидкостей руху сучасний рухомий склад має конструктивні зміни в механічній частині, а саме застосування пневматичної системи ресорного підвішування. Система має характеристики жорсткості та демпфування. Однак, в процесі експлуатації можливі випадки несправності пневматичної системи (відсутність стисненого повітря), що передбачатиме передачу навантаження кузова на візки через аварійні пружини, які мають значно більшу жорсткість у порівнянні із пневматичною ресорою при її справній роботі. Все це призведе до збільшення сил у в’язях між конструктивними елементами рухомого складу та сил взаємодії колісної пари з рейковою колією, а в подальшому до обмеження швидкостей руху. Таким чином метою статті є експериментальне дослідження особливостей деформування пневматичної ресори в умовах її аварійної роботи та визначення величини вертикального деформування аварійної пружини. Для досягнення цієї мети було розроблено методику експериментальних досліджень вертикального деформування пневматичної ресори в умовах аварійної роботи, яка базується на застосуванні потенціометричного датчика лінійних переміщень, аналого-цифрового перетворювача та ноутбука зі спеціалізованим програмним забезпеченням. У результат проведених досліджень встановлено закономірності вертикального деформування пневматичної ресори під впливом статичного навантаження від маси кузова під час його осідання внаслідок зниження тиску повітря в системі. Аналіз отриманих закономірностей дозволив встановити чотири основні етапи роботи пневматичної ресори в аварійному режимі: деформування гумокордної оболонки, контакт кузова з аварійною пружиною, подальше деформування аварійної пружини під навантаженням і завершення її деформації. У ході експерименту зафіксовано, що максимальна величина вертикального деформування аварійної пружини пневматичної ресори досягає 7,18 мм. Наукова новизна отриманих результатів полягає у експериментальному встановленні закономірностей деформування пневматичної ресори в умовах її аварійної роботи та визначенні величини вертикального деформування аварійної пружини. Це дозволить більш точно моделювати роботу пневматичної ресори та в подальшому аналізувати динамічні показники безпеки руху рухомого складу в умовах аварійного режиму роботи пневматичної ресори.
Посилання
1. Research of safety indicators of diesel train movement with two-stage spring suspension / A. Kuzyshyn et al. MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 234. P. 05003. URL: https: //doi.org/10.1051/matecconf/201823405003.
2. Кузишин А. Я., Ковальчук В. В., Соболевська Ю. Г. Встановлення коефіцієнтів вертикальної динаміки другого ступеня ресорного підвішування швидкісного електропоїзда ЕКр-1 «Тарпан». Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. 2025. Т. 30, № 1. С. 29–36. URL: https://doi.org/10.18664/ikszt.v30i1.326788.
3. Світовий досвід створення математичних моделей пневматичної ресори: переваги та недоліки / А. Я. Кузишин та ін. Наука та прогрес транспорту. 2021. № 4(94). С. 25–42. URL: https://doi.org/10.15802/stp2021/245974.
4. Wheel–rail dynamic of DMU IC4 car for DSB: modeling of the secondary air springs and effects on calculation results / C. Pellegrini et al. Vehicle System Dynamics. 2006. Vol. 44, sup1. P. 433–442. URL: https://doi.org/ 10.1080/00423110600872960.
5. Aizpun M., Vinolas J., Alonso A. Using the stationary tests of the acceptance process of a rail vehicle to identify the vehicle model parameters. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 2013. Vol. 228, no. 4. P. 408–421. URL: https://doi.org/10.1177/0954409713478592.
6. Berg M. A Three–Dimensional Airspring Model with Friction and Orifice Damping. Vehicle System Dynamics. 1999. Vol. 33, sup1. P. 528–539. URL: https://doi.org/ 10.1080/00423114.1999.12063109.
7. Docquier N., Fisette P., Jeanmart H. Multiphysic modelling of railway vehicles equipped with pneumatic suspensions. Vehicle System Dynamics. 2007. Vol. 45, no. 6. P. 505–524. URL: https://doi.org/10.1080/ 00423110601050848.
8. Xu L. Mathematical Modeling and Characteristic Analysis of the Vertical Stiffness for Railway Vehicle Air Spring System. Mathematical Problems in Engineering. 2020. Vol. 2020. P. 1–12. URL: https://doi.org/10.1155/ 2020/2036563.
9. Berry D. T., Yang H. T. Y. Formulation and experimental verification of a pneumatic finite element. International Journal for Numerical Methods in Engineering. 1996. Vol. 39, no. 7. P. 1097–1114.
10. Analysis and modelling of the dynamic stiffness up to 400 Hz of an air spring with a pipeline connected to a reservoir / I. Mendia-Garcia et al. Journal of Sound and Vibration. 2023. P. 117740. URL: https://doi.org/10. 1016/j.jsv.2023.117740.
11. Кузишин А. Я., Ковальчук В. В. Експериментальні дослідження закономірностей деформування гумокордної оболонки пневматичної ресори швидкісного рухомого складу. Наука та прогрес транспорту. 2024. № 2(106). С. 53–63. URL: https://doi.org/10.15802/stp2024/306143.
12. Air suspension characterisation and effectiveness of a variable area orifice / A. Alonso et al. Vehicle System Dynamics. 2010. Vol. 48, sup1. P. 271–286. URL: https://doi.org/10.1080/00423111003731258.
13. Li X., Li T. Research on vertical stiffness of belted air springs. Vehicle System Dynamics. 2013. Vol. 51, no. 11. P. 1655–1673. URL: https://doi.org/10.1080/00423114.2013. 819984.
14. Sayyaadi H., Shokouhi N. Effects of air reservoir volume and connecting pipes' length and diameter on the air spring behavior in rail–vehicles. Iranian Journal of Science and Technology Transactions of Mechanical Engineering. 2010. Vol. 34, No. 5. P. 499–508. DOI: https://doi.org/10.22099/ijstm.2010.916.
15. Study on Different Connection Types of Air Spring / H. X. Gao et al. Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 423-426. P. 2026–2034. URL: https://doi.org/10. 4028/www.scientific.net/amm.423-426.2026.
16. Mazzola L., Berg M. Secondary suspension of railway vehicles - air spring modelling: Performance and critical issues. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit. 2012. Vol. 228, no. 3. P. 225–241. URL: https://doi.org/ 10.1177/0954409712470641.
