Please use this identifier to cite or link to this item: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11021
Title: Theoretical Study into Efficiency of the Improved Longitudinal Profile of Frogs at Railroad Switches
Other Titles: Теоретичні дослідження ефективності вдосконаленого поздовжнього профілю хрестовин стрілочних переводів
Теоретические исследования эффективности усовершенствованного продольного профиля крестовин стрелочных переводов
Authors: Kovalchuk, Vitalii V.
Sysyn, Mykola P.
Sobolevska, Yuliia H.
Nabochenko, Olga S.
Parneta, Bohdan Z.
Pentsak, Andrii Ya.
Keywords: frog
railroad switch
railroad rolling stock
longitudinal profile
dynamic forces
stresses
хрестовина
стрілочний перевід
рухомий склад залізниць
повздовжній профіль
динамічні сили
крестовина
стрелочный перевод
подвижной состав железных дорог
продольный профиль
динамические силы
напряжения
КРС (ЛФ)
КФД (ЛФ)
Issue Date: 2018
Publisher: PC "Technology Center", Ukrainian State University of Railway Transport, Kharkov
Citation: Theoretical study into efficiency of the improved longitudinal profile of frogs at railroad switches / V. Kovalchuk, M. Sysyn, Ju. Sobolevska, O. Nabochenko, B. Parneta, A. Pentsak // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2018. – Vol. 4, No 1(94). – P. 27–36. – doi: 10.15587/1729-4061.2018.139502. – A piece of text is given.
Kovalchuk V., Sysyn M., Sobolevska Ju., Nabochenko O., Parneta B., Pentsak A. Theoretical study into efficiency of the improved longitudinal profile of frogs at railroad switches. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. Vol. 4, No 1(94). – P. 27–36. – doi: 10.15587/1729-4061.2018.139502.
Abstract: EN: We have developed a comprehensive method to prolong the time of operation of frogs at railroad switches, based on the consideration of a longitudinal profile of the frog, the magnitude of dynamic forces and normal stresses. We have improved a longitudinal profile of the frog, brand 1/11, project 1740, by the method of surfacing under field operation conditions. The slopes of a trajectory after the passage of an average statistical wheel over the proposed profile amount to 3.7 ‰ instead of 10 ‰ for a standard profile of the frog. It was established that increasing a load on the frog to 60 % at the expense of a deflection under the frog beam leads to the accelerated disarrangement of the frog, as a result of fatigue defects at the rolling surface, while the cost of frog operation in this case increases by five times. We modeled a dynamic interaction between the rolling stock and a standard, as well as the proposed, longitudinal profiles of frogs. Calculation of dynamic processes of the nonlinear interaction between the rolling stock and a standard profile of the frog and the profile restored by surfacing, showed that the magnitude of forces for the proposed frog at the motion speed of 150 km/h is 50 % lower compared with a standard longitudinal profile. At linear simulation of dynamic additions of forces, the magnitude of forces decreases for the proposed profile to 30 %. We employed a graphical method to calculate the magnitudes of axial inertia moments and the moments of resistance in the characteristic cross sections of the frog. The estimation of the stressed-strained state of the frog was performed using equations of five moments for a continuous beam on elastic point supports. It was established that stresses at the static calculation of the frog are low and are much less than the maximum permissible magnitude of stresses for a given grade of steel. Therefore, we can argue that the frog works under a load at the expense of existing reserve of strength.
UK: Розроблений комплексний метод підвищення терміну служби хрестовин стрілочних переводів, що базується на врахуванні поздовжнього профілю хрестовини, величини динамічних сил та нормальних напружень. Удосконалено поздовжній профіль хрестовини марки 1/11 проекту 1740 методом виконання наплавки у польових умовах експлуатації. Уклони траєкторії після проходу середньостатичного колеса запропонованим профілем сягають 3,7 ‰, замість 10 ‰ у заводського профілю хрестовини. Встановлено, що збільшення навантаження на хрестовину до 60 % за рахунок просадки під брусом хрестовини призводить до прискореного розладнання хрестовини, внаслідок виникнення втомних дефектів на поверхні кочення, при цьому витрати на експлуатацію хрестовини збільшуються у п’ять разів. Проведено моделювання динамічної взаємодії рухомого складу із заводським та запропонованим поздовжніми профілями хрестовин. Розрахунки динамічних процесів нелінійної взаємодії рухомого складу залізниць із хрестовиною заводського профілю і профілю відновленого наплавкою показали, що величина сил у запропонованій хрестовині при швидкості руху 150 км/год є на 50 % нижчою порівняно із заводським поздовжнім профілем. При лінійному моделюванні динамічних добавок сил величина сил зменшується у запропонованого профілю до 30%. Розраховано графічним методом величини осьових моментів інерції та моментів опору у характерних перерізах хрестовини. Проведено оцінку напружено-деформованого стану хрестовини із використанням рівнянь п’яти моментів для нерозрізної балки на пружних точкових опорах. Встановлено, що напруження при статичному розрахунку хрестовини є невисокими і набагато меншими за гранично допустиму величину напружень для даної марки сталі. Тому можна стверджувати, що хрестовина працює під навантаженням за рахунок використання наявних резервів міцності.
RU: Разработан комплексной метод повышения срока службы крестовин стрелочных переводов, основанный на учете продольного профиля крестовины, величины динамических сил и нормальных напряжений. Усовершенствован продольный профиль крестовины марки 1/11 проекта 1740 методом выполнения наплавки в полевых условиях эксплуатации. Уклоны траектории после прохода среднестатистического колеса предложенным профилем достигают 3,7 ‰, вместо 10 ‰ у заводского профиля крестовины. Установлено, что увеличение нагрузки на крестовину до 60% за счет просадки под брусом крестовины приводит к ускоренному расстройство крестовины, вследствие возникновения усталостных дефектов на поверхности катания, при этом затраты на эксплуатацию крестовины увеличиваются в пять раз. Проведено моделирование динамического взаимодействия подвижного состава с заводским и предложенным продольными профилями крестовин. Расчеты динамических процессов нелинейного взаимодействия подвижного состава с крестовиной заводского профиля и профиля восстановленного наплавкой показали, что величина сил в предложенной крестовине при скорости движения 150 км/ч является на 50% ниже по сравнению с заводским продольным профилем. При линейном моделировании динамических добавок сил величина сил уменьшается в предложенного профиля до 30%. Рассчитано графическим методом величины осевых моментов инерции и моментов сопротивления в характерных сечениях крестовины. Проведена оценка напряженно-деформированного состояния крестовины с использованием уравнений пяти моментов для неразрезной балки на упругих точечных опорах. Установлено, что напряжение при статическом расчете крестовины невысоки и гораздо меньше предельно допустимую величину напряжений для данной марки стали. Поэтому можно утверждать, что крестовина работает под нагрузкой за счет использования имеющихся резервов прочности.
Description: V. Kovalchuk: ORCID 0000-0003-4350-1756; M. Sysyn: ORCID 0000-0001-6893–0018; Yu. Sobolevska: ORCID 0000-0002-8087-2014; O. Nabochenko: ORCID 0000-0001-6048-2556; B. Parneta: ORCID 0000-0002-2696-2449; A. Pentsak: ORCID 0000-0001-7491-6730
URI: http://eadnurt.diit.edu.ua/jspui/handle/123456789/11021
http://journals.uran.ua/eejet/article/view/139502
http://journals.uran.ua/eejet/article/view/139502/137716
Other Identifiers: doi: 10.15587/1729-4061.2018.139502
Appears in Collections:Статті КРС (ЛФ)
Статті КФД (ЛФ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Kovalchuk_4_94_18.pdfA piece of text is given.49,24 kBAdobe PDFView/Open
Kovalchuk_18_4.pdf415,71 kBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.