Дослідження впливу параметрів електропередачі на ефективність вантажного рухомого складу постійного струму

The negative impact of non-uniformity of current distribution in the power circuit of a freight direct current rolling stock on its operation efficiency was experimentally established. In contrast to existing approaches, the presented study reveals the entire range of factors that together affect non-uniformity of current distribution. The method of calculation of comprehensive influence of structural, technological and operational factors on current distribution was developed. It made it possible to determine conditions of elimination of the difference of currents and to increase traction properties of locomotives when controlling freight trains. The proposed coefficients allow analyzing the effect of various factors on current distribution and relationship between parameters of motors, connected in parallel. They visually show that deviation of currents at interaction of a locomotive with freight wagons affect not only particular parameters of wheel-motor units, but also their connection. The merit of this approach is the possibility of evaluation of non-uniformity of current distribution depending on the structure of electric machines and connection of structural parameters of a wheel-motor unit. Results of the study can be used during repairs of freight direct current rolling stock and in designing automatic control systems.Определены параметры, влияющие на неравномерность токораспределения в силовой цепи при ведении грузовых поездов. Разработан метод аналитического расчета совокупного влияния всех факторов на токораспределение, что позволило повысить тяговые свойства локомотивов при взаимодействии с грузовыми вагонами. Результаты исследования могут быть использованы при ремонте грузового подвижного состава постоянного тока и при проектировании систем управленияВизначено параметри, що впливають на нерівномірність струморозподілу в силовому колі при ведені вантажних поїздів. Розроблено метод аналітичного розрахунку сукупного впливу всіх факторів на струморозподіл, що дозволило підвищити тягові властивості локомотивів при взаємодії з вантажними вагонами. Результати дослідження можуть бути використані при ремонті вантажного рухомого складу постійного струму та при проектуванні систем керуванн

Дослідження впливу параметрів електропередачі на ефективність вантажного рухомого складу постійного струму

The negative impact of non-uniformity of current distribution in the power circuit of a freight direct current rolling stock on its operation efficiency was experimentally established. In contrast to existing approaches, the presented study reveals the entire range of factors that together affect non-uniformity of current distribution. The method of calculation of comprehensive influence of structural, technological and operational factors on current distribution was developed. It made it possible to determine conditions of elimination of the difference of currents and to increase traction properties of locomotives when controlling freight trains. The proposed coefficients allow analyzing the effect of various factors on current distribution and relationship between parameters of motors, connected in parallel. They visually show that deviation of currents at interaction of a locomotive with freight wagons affect not only particular parameters of wheel-motor units, but also their connection. The merit of this approach is the possibility of evaluation of non-uniformity of current distribution depending on the structure of electric machines and connection of structural parameters of a wheel-motor unit. Results of the study can be used during repairs of freight direct current rolling stock and in designing automatic control systems.Определены параметры, влияющие на неравномерность токораспределения в силовой цепи при ведении грузовых поездов. Разработан метод аналитического расчета совокупного влияния всех факторов на токораспределение, что позволило повысить тяговые свойства локомотивов при взаимодействии с грузовыми вагонами. Результаты исследования могут быть использованы при ремонте грузового подвижного состава постоянного тока и при проектировании систем управленияВизначено параметри, що впливають на нерівномірність струморозподілу в силовому колі при ведені вантажних поїздів. Розроблено метод аналітичного розрахунку сукупного впливу всіх факторів на струморозподіл, що дозволило підвищити тягові властивості локомотивів при взаємодії з вантажними вагонами. Результати дослідження можуть бути використані при ремонті вантажного рухомого складу постійного струму та при проектуванні систем керуванн

Дослідження можливості продовження строку експлуатації кузовів універсальних напіввагонів, які вичерпали свій нормативний ресурс

The intensification of utilization of railroad cars predetermines the wear of their bodies as the most loaded element of design and necessitates the introduction of new cars. To reduce the cost of manufacturing new car designs, it is proposed to prolong the operation of universal open top wagon bodies beyond standard 1.5 operation terms.When carrying out calculations for strength under conditions of wagon building enterprises, the normative magnitudes of loading are applied, which do not take into consideration possible wear in the elements of bearing structures of open top wagon bodies under operation. This can lead to a significant error when determining a possibility to extend a period of operation of open top wagon bodies that have exhausted their standard resource.Therefore, when substantiating a possible prolongation of the operation period of cars it is important to take into consideration, at the stage of strength estimations, the refined magnitudes of dynamic loads acting on them in operation.To investigate dynamic loading acting on a open top wagon body during an impact at shunting, which is the case of the greatest loading to its structure, we employed mathematical modeling. The results of present research allowed us to conclude that the acceleration that acts on the bearing structure of a open top wagon with the wear characteristic of 1.5 terms of operation during an impact at shunting is about 4g. In addition, research into dynamic loading of the bearing structure of a open top wagon body during an impact at shunting was performed using computer simulation based on the software CosmosWorks. The research results showed that the maximum accelerations of a open top wagon body make up approximately 5g.To verify the adequacy of the developed models, we used the Fisher criterion. Results of the calculations have shown that the hypothesis of adequacy is not contradicted.The research results obtained were taken into consideration when determining strength indicators of a open top wagon body with the wear characteristic of 1.5 terms of operation. To this end, we constructed a spatial computer model of the body of a base open top wagon, model 12-757, whose bearing elements are of the thickness corresponding to the minimally defined one. The calculation employed a method of finite elements. Based on the performed calculations it was determined that the maximum equivalent stresses do not exceed the permissible ones and make up about 345 MPa, which makes it possible to draw a conclusion about the possibility of further utilization of a railroad car.The study conducted would help determine the feasibility of prolongation of service operation of open top wagons that have exhausted their standard resource.Интенсификация эксплуатации вагонов обуславливает износ их кузовов, как наиболее нагруженного элемента конструкции и необходимость внедрения новых вагонов. Для сокращения затрат на изготовление новых конструкций вагонов предлагается продление срока эксплуатации кузовов универсальных полувагонов более 1,5 нормативного.При проведении расчетов на прочность в условиях вагоностроительных предприятий во внимание принимаются нормативные величины нагрузок, которые не учитывают возможные износы элементов несущих конструкций кузовов полувагонов в эксплуатации. Это может привести к значительной погрешность при определении возможности продления срока эксплуатации кузовов полувагонов, которые исчерпали свой нормативный ресурс.Поэтому при обосновании возможности продления срока эксплуатации вагонов важно учитывать на стадии расчетов на прочность уточненные величины динамических нагрузок, действующие на них в эксплуатации.Для исследования динамических нагрузок, действующих на кузов полувагона при маневровом соударения, как случае наибольшей нагруженности его конструкции в эксплуатации, проведено математическое моделирование. Результаты исследований позволили сделать вывод, что ускорение, которое действует на несущую конструкцию полувагона с характерными для 1,5 срока эксплуатации износами при маневровом соударения, составляет около 4g. Также исследования динамической нагруженности несущей конструкции кузова полувагона при маневровом соударения проведено путем компьютерного моделирования в программном обеспечении CosmosWorks. Результаты исследований показали, что максимальные ускорения кузова полувагона составляют около 5g.Для проверки адекватности разработанных моделей использован критерий Фишера. Результаты расчетов показали, что гипотеза об адекватности не отклоняется.Полученные результаты исследований учтены при определении показателей прочности кузова полувагона с характерными для 1,5 срока эксплуатации износами. Для этого создано пространственную компьютерную модель кузова базового полувагона модели 12-757, несущие элементы которой имеют толщины, соответствующие минимально определенным. Расчет проведен по методу конечных элементов. На основании проведенных расчетов установлено, что максимальные эквивалентные напряжения не превышают допускаемых и составляют около 345 МПа, что позволяет сделать вывод о возможности дальнейшей эксплуатации вагона.Проведенные исследования будут способствовать уточненному определению возможности продления срока эксплуатации полувагонов, которые исчерпали свой нормативный ресурсІнтенсифікація експлуатації вагонів зумовлює знос їх кузовів, як найбільш навантаженого елемента конструкції, та необхідність впровадження нових вагонів. Для скорочення витрат на виготовлення нових конструкцій вагонів пропонується продовження строку експлуатації кузовів універсальних напіввагонів понад 1,5 нормативного.При проведенні розрахунків на міцність в умовах вагонобудівних підприємств до уваги приймаються нормативні величини навантажень, які не враховують можливі зноси елементів несучих конструкцій кузовів напіввагонів в експлуатації. Це може спричинити значну похибку при визначенні можливості продовження строку експлуатації кузовів напіввагонів, які вичерпали свій нормативний ресурс.Тому при обґрунтуванні можливості продовження строку експлуатації вагонів важливим є урахуванням на стадії розрахунків на міцність уточнених величин динамічних навантажень, які діють на них в експлуатації.Для дослідження динамічних навантажень, які діють на кузов напіввагону при маневровому співударянні, як випадку найбільшої навантаженності його конструкції у експлуатації, проведено математичне моделювання. Результати досліджень дозволили зробити висновок, що прискорення, яке діє на несучу конструкцію напіввагона з характерними для 1,5 строку експлуатації зносами при маневровому співударянні, складає близько 4g. Також дослідження динамічної навантаженості несучої конструкції кузова напіввагона при маневровому співударянні проведено шляхом комп’ютерного моделювання в програмному забезпеченні CosmosWorks. Результати досліджень показали, що максимальні прискорення кузова напіввагона складають близько 5g.Для перевірки адекватності розроблених моделей використаний критерій Фішера. Результати розрахунків показали, що гіпотеза про адекватність не заперечується.Отримані результати досліджень враховані при визначенні показників міцності кузова напіввагону з характерними для 1,5 строку експлуатації зносами. Для цього створено просторову комп’ютерну модель кузова базового напіввагона моделі 12-757, несучі елементи якої мають товщини, що відповідають мінімально визначеним. Розрахунок проведений за методом скінчених елементів. На підставі проведених розрахунків встановлено, що максимальні еквівалентні напруження не перевищують допустимих та складають близько 345 МПа, що дозволяє зробити висновок про можливість подальшої експлуатації вагона.Проведені дослідження сприятимуть уточненому визначенню можливості продовження строку експлуатації напіввагонів, які вичерпали свій нормативний ресур

Дослідження можливості продовження строку експлуатації кузовів універсальних напіввагонів, які вичерпали свій нормативний ресурс

The intensification of utilization of railroad cars predetermines the wear of their bodies as the most loaded element of design and necessitates the introduction of new cars. To reduce the cost of manufacturing new car designs, it is proposed to prolong the operation of universal open top wagon bodies beyond standard 1.5 operation terms.When carrying out calculations for strength under conditions of wagon building enterprises, the normative magnitudes of loading are applied, which do not take into consideration possible wear in the elements of bearing structures of open top wagon bodies under operation. This can lead to a significant error when determining a possibility to extend a period of operation of open top wagon bodies that have exhausted their standard resource.Therefore, when substantiating a possible prolongation of the operation period of cars it is important to take into consideration, at the stage of strength estimations, the refined magnitudes of dynamic loads acting on them in operation.To investigate dynamic loading acting on a open top wagon body during an impact at shunting, which is the case of the greatest loading to its structure, we employed mathematical modeling. The results of present research allowed us to conclude that the acceleration that acts on the bearing structure of a open top wagon with the wear characteristic of 1.5 terms of operation during an impact at shunting is about 4g. In addition, research into dynamic loading of the bearing structure of a open top wagon body during an impact at shunting was performed using computer simulation based on the software CosmosWorks. The research results showed that the maximum accelerations of a open top wagon body make up approximately 5g.To verify the adequacy of the developed models, we used the Fisher criterion. Results of the calculations have shown that the hypothesis of adequacy is not contradicted.The research results obtained were taken into consideration when determining strength indicators of a open top wagon body with the wear characteristic of 1.5 terms of operation. To this end, we constructed a spatial computer model of the body of a base open top wagon, model 12-757, whose bearing elements are of the thickness corresponding to the minimally defined one. The calculation employed a method of finite elements. Based on the performed calculations it was determined that the maximum equivalent stresses do not exceed the permissible ones and make up about 345 MPa, which makes it possible to draw a conclusion about the possibility of further utilization of a railroad car.The study conducted would help determine the feasibility of prolongation of service operation of open top wagons that have exhausted their standard resource.Интенсификация эксплуатации вагонов обуславливает износ их кузовов, как наиболее нагруженного элемента конструкции и необходимость внедрения новых вагонов. Для сокращения затрат на изготовление новых конструкций вагонов предлагается продление срока эксплуатации кузовов универсальных полувагонов более 1,5 нормативного.При проведении расчетов на прочность в условиях вагоностроительных предприятий во внимание принимаются нормативные величины нагрузок, которые не учитывают возможные износы элементов несущих конструкций кузовов полувагонов в эксплуатации. Это может привести к значительной погрешность при определении возможности продления срока эксплуатации кузовов полувагонов, которые исчерпали свой нормативный ресурс.Поэтому при обосновании возможности продления срока эксплуатации вагонов важно учитывать на стадии расчетов на прочность уточненные величины динамических нагрузок, действующие на них в эксплуатации.Для исследования динамических нагрузок, действующих на кузов полувагона при маневровом соударения, как случае наибольшей нагруженности его конструкции в эксплуатации, проведено математическое моделирование. Результаты исследований позволили сделать вывод, что ускорение, которое действует на несущую конструкцию полувагона с характерными для 1,5 срока эксплуатации износами при маневровом соударения, составляет около 4g. Также исследования динамической нагруженности несущей конструкции кузова полувагона при маневровом соударения проведено путем компьютерного моделирования в программном обеспечении CosmosWorks. Результаты исследований показали, что максимальные ускорения кузова полувагона составляют около 5g.Для проверки адекватности разработанных моделей использован критерий Фишера. Результаты расчетов показали, что гипотеза об адекватности не отклоняется.Полученные результаты исследований учтены при определении показателей прочности кузова полувагона с характерными для 1,5 срока эксплуатации износами. Для этого создано пространственную компьютерную модель кузова базового полувагона модели 12-757, несущие элементы которой имеют толщины, соответствующие минимально определенным. Расчет проведен по методу конечных элементов. На основании проведенных расчетов установлено, что максимальные эквивалентные напряжения не превышают допускаемых и составляют около 345 МПа, что позволяет сделать вывод о возможности дальнейшей эксплуатации вагона.Проведенные исследования будут способствовать уточненному определению возможности продления срока эксплуатации полувагонов, которые исчерпали свой нормативный ресурсІнтенсифікація експлуатації вагонів зумовлює знос їх кузовів, як найбільш навантаженого елемента конструкції, та необхідність впровадження нових вагонів. Для скорочення витрат на виготовлення нових конструкцій вагонів пропонується продовження строку експлуатації кузовів універсальних напіввагонів понад 1,5 нормативного.При проведенні розрахунків на міцність в умовах вагонобудівних підприємств до уваги приймаються нормативні величини навантажень, які не враховують можливі зноси елементів несучих конструкцій кузовів напіввагонів в експлуатації. Це може спричинити значну похибку при визначенні можливості продовження строку експлуатації кузовів напіввагонів, які вичерпали свій нормативний ресурс.Тому при обґрунтуванні можливості продовження строку експлуатації вагонів важливим є урахуванням на стадії розрахунків на міцність уточнених величин динамічних навантажень, які діють на них в експлуатації.Для дослідження динамічних навантажень, які діють на кузов напіввагону при маневровому співударянні, як випадку найбільшої навантаженності його конструкції у експлуатації, проведено математичне моделювання. Результати досліджень дозволили зробити висновок, що прискорення, яке діє на несучу конструкцію напіввагона з характерними для 1,5 строку експлуатації зносами при маневровому співударянні, складає близько 4g. Також дослідження динамічної навантаженості несучої конструкції кузова напіввагона при маневровому співударянні проведено шляхом комп’ютерного моделювання в програмному забезпеченні CosmosWorks. Результати досліджень показали, що максимальні прискорення кузова напіввагона складають близько 5g.Для перевірки адекватності розроблених моделей використаний критерій Фішера. Результати розрахунків показали, що гіпотеза про адекватність не заперечується.Отримані результати досліджень враховані при визначенні показників міцності кузова напіввагону з характерними для 1,5 строку експлуатації зносами. Для цього створено просторову комп’ютерну модель кузова базового напіввагона моделі 12-757, несучі елементи якої мають товщини, що відповідають мінімально визначеним. Розрахунок проведений за методом скінчених елементів. На підставі проведених розрахунків встановлено, що максимальні еквівалентні напруження не перевищують допустимих та складають близько 345 МПа, що дозволяє зробити висновок про можливість подальшої експлуатації вагона.Проведені дослідження сприятимуть уточненому визначенню можливості продовження строку експлуатації напіввагонів, які вичерпали свій нормативний ресур

Research Into a Possibility to Prolong the TIME of Operation of Universal Open Top Wagon Bodies That Have Exhausted Their Standard Resource

The intensification of utilization of railroad cars predetermines the wear of their bodies as the most loaded element of design and necessitates the introduction of new cars. To reduce the cost of manufacturing new car designs, it is proposed to prolong the operation of universal open top wagon bodies beyond standard 1.5 operation terms.When carrying out calculations for strength under conditions of wagon building enterprises, the normative magnitudes of loading are applied, which do not take into consideration possible wear in the elements of bearing structures of open top wagon bodies under operation. This can lead to a significant error when determining a possibility to extend a period of operation of open top wagon bodies that have exhausted their standard resource.Therefore, when substantiating a possible prolongation of the operation period of cars it is important to take into consideration, at the stage of strength estimations, the refined magnitudes of dynamic loads acting on them in operation.To investigate dynamic loading acting on a open top wagon body during an impact at shunting, which is the case of the greatest loading to its structure, we employed mathematical modeling. The results of present research allowed us to conclude that the acceleration that acts on the bearing structure of a open top wagon with the wear characteristic of 1.5 terms of operation during an impact at shunting is about 4g. In addition, research into dynamic loading of the bearing structure of a open top wagon body during an impact at shunting was performed using computer simulation based on the software CosmosWorks. The research results showed that the maximum accelerations of a open top wagon body make up approximately 5g.To verify the adequacy of the developed models, we used the Fisher criterion. Results of the calculations have shown that the hypothesis of adequacy is not contradicted.The research results obtained were taken into consideration when determining strength indicators of a open top wagon body with the wear characteristic of 1.5 terms of operation. To this end, we constructed a spatial computer model of the body of a base open top wagon, model 12-757, whose bearing elements are of the thickness corresponding to the minimally defined one. The calculation employed a method of finite elements. Based on the performed calculations it was determined that the maximum equivalent stresses do not exceed the permissible ones and make up about 345 MPa, which makes it possible to draw a conclusion about the possibility of further utilization of a railroad car.The study conducted would help determine the feasibility of prolongation of service operation of open top wagons that have exhausted their standard resource