Analysis of the temperature effect on the stress-strain state of the tank car boiler during steaming
Ключові слова:
Транспортна механіка, залізничний транспорт, вплив температури, напружено-деформований стан, автомобілі, цистерниКороткий опис
Безперебійність перевезення наливних паливно-мастильних вантажів є однією з головних задач, які зараз особливо гостро стоять перед залізничним транспортом України. При цьому номенклатура (світлі та темні нафтопродукти, мазути) наливних вантажів та обмеженість кількості (пов’язано з застарілістю існуючого парку вагонів-цистерн та не можливістю його оновлення в військових умовах) відповідного рухомого складу вимагають постійного і якісного забезпечення очищення котлів вагонів-цистерн. Зазначене обумовлено необхідністю оперативного застосування вагонів-цистерн для перевезення різних видів вантажів. Сучасні технології очищення котлів пов'язані з прикладенням температурних навантажень до їх котлів, а саме з промивально-пропарювальними роботами. Сказане безпосередньо впливає на напружено-деформований стан котлів вагонів-цистерн. Що в свою чергу обумовлює необхідність проведення науково-дослідних робіт з визначення температурного впливу на напружено-деформований стан котла вагона-цистерн при промивально-пропарювальних операціях. Саме вирішення такого науково-прикладного завдання і стало метою досліджень, відображення результатів яких наведено в даному розділі монографії.
Для досягнення поставленої мети були визначені та вирішені наступні науково-прикладні задачі. Проаналізовано існуючі інформаційні джерела з відповідної тематики. Далі представлено технічне описання та вимоги до сучасних конструкцій вагонів-цистерн та їх котлів. Потім представлено використану та адаптовану під поставлені задачі моментну теорія оболонок. На основі цієї математичної теорії визначені значення навантажень в контрольних точках котла вагона-цистерни. Спираючись на ці результати відбулось настроювання побудованої в сучасному комп’ютерному обчислювально-програмному комплексі розрахункової моделі. Яка розраховувалась за допомогою метода скінчених елементів та доведена до адекватного рівня. Розроблена адекватна скінчено-елементна модель включає оптимальну кількість скінчених елементів та вузлів: 10182768 елементів та 18655084 вузлів. В якості скінчених елементів використані тетраедри та трикутники. З використанням розробленої адекватної скінчено-елементної моделі відбулись розрахунки температурного навантаження симуляцію прикладання гарячого пару. При цьому температура гарячої пари становить 160 °C, а розрахунковий період 20 хвилин. В результаті розрахунків з'ясовано що при температурному навантаженні парою найбільша температура нагрівання котла становлить 71,3 °C. На основі отриманих результатів температурних симуляцій сформовані вхідні дані для визначення напружено-деформованого стану котла вагона-цистерни. Результати розрахунків дозволили встановити, що максимальні значення напружень становлять 173 МПа та не перевищують допустимих значень. Тобто при проведенні промивально-пропарювальних операцій умова міцності виконується.
Отримані результати симуляцій температурних навантажень і відповідних ним напружено-деформованих станів будуть корисними при проведенні подальших науково-дослідних та дослідно-конструкторських робіт з обраної тематики. До того ж отримані результати та напрацювання можуть бути використані в освітній діяльності при підготовці здобувачів різних рівнів освіти.
Посилання
Kondratiev, A., Slivinsky, M. (2018). Method for determining the thickness of a binder layer at its non-uniform mass transfer inside the channel of a honeycomb filler made from polymeric paper. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (96)), 42–48. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150387
Kondratiev, A. (2019). Improving the mass efficiency of a composite launch vehicle head fairing with a sandwich structure. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (102)), 6–18. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184551
Kondratiev, A., Gaidachuk, V., Nabokina, T., Kovalenko, V. (2019). Determination of the influence of deflections in the thickness of a composite material on its physical and mechanical properties with a local damage to its wholeness. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (1 (100)), 6–13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.174025
Krol, O., Sokolov, V. (2020). Research of toothed belt transmission with arched teeth. Diagnostyka, 21 (4), 15–22. https://doi.org/10.29354/diag/127193
Sokolov, V., Porkuian, O., Krol, O., Stepanova, O. (2021). Design Calculation of Automatic Rotary Motion Electrohydraulic Drive for Technological Equipment. Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV. Cham: Springer, 133–142. https://doi.org/10.1007/978-3-030-77719-7_14
Krol, O., Sokolov, V. (2020). Modeling of Spindle Node Dynamics Using the Spectral Analysis Method. Advances in Design, Simulation and Manufacturing III. Cham: Springer, 35–44. https://doi.org/10.1007/978-3-030-50794-7_4
Gubarevych, O., Goolak, S., Daki, E., Tryshyn, V. (2021). Investigation of Turn-To-Turn Closures of Stator Windings to Improve the Diagnostics System for Induction Motors. Problems of the Regional Energetics, 2 (50), 10–24. https://doi.org/10.52254/1857-0070.2021.2-50.02
Gubarevych, O., Goolak, S., Melkonova, I., Yurchenko, M. (2022). Structural diagram of the built-in diagnostic system for electric drives of vehicles. Diagnostyka, 23 (4), 1–13. https://doi.org/10.29354/diag/156382
Koshel, O., Sapronova, S., Kara, S. (2023). Revealing patterns in the stressed-strained state of load-bearing structures in special rolling stock to further improve them. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (124)), 30–42. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.285894
Muradian, L., Shvets, A., Shvets, A. (2024). Influence of wagon body flexural deformation on the indicators of interaction with the railroad track. Archive of Applied Mechanics, 94 (8), 2201–2216. https://doi.org/10.1007/s00419-024-02633-2
Okorokov, A., Fomin, O., Lovska, A., Vernigora, R., Zhuravel, I., Fomin, V. (2018). Research into a possibility to prolong the time of operation of universal open top wagon bodies that have exhausted their standard resource. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (93)), 20–26. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.131309
Fomin, O., Lovska, A., Píštěk, V., Kučera, P. (2019). Dynamic load computational modelling of containers placed on a flat wagon at railroad ferry transportation. Vibroengineering Procedia, 29, 118–123. https://doi.org/10.21595/vp.2019.21132
Sagin, S., Kuropyatnyk, O., Sagin, A., Tkachenko, I., Fomin, O., Píštěk, V., Kučera, P. (2022). Ensuring the Environmental Friendliness of Drillships during Their Operation in Special Ecological Regions of Northern Europe. Journal of Marine Science and Engineering, 10 (9), 1331. https://doi.org/10.3390/jmse10091331
Gorobchenko, O., Fomin, O., Gritsuk, I., Saravas, V., Grytsuk, Y., Bulgakov, M. et al. (2018). Intelligent Locomotive Decision Support System Structure Development and Operation Quality Assessment. 2018 IEEE 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS). Kharkiv, 239–243. https://doi.org/10.1109/ieps.2018.8559487
Sulym, A. O., Fomin, O. V., Khozia, P. O., Mastepan, A. G. (2018). Theoretical and practical determination of parameters of on-board capacitive energy storage of the rolling stock. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 5, 79–87. https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-5/8
Fomin, O., Sulym, A., Kulbovskyi, I., Khozia, P., Ishchenko, V. (2018). Determining rational parameters of the capacitive energy storage system for the underground railway rolling stock. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (92)), 63–71. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.126080
Melnyk, O., Onyshchenko, S., Onishchenko, O., Lohinov, O., Ocheretna, V. (2023). Integral Approach to Vulnerability Assessment of Ship's Critical Equipment and Systems. Transactions on Maritime Science, 12 (1). https://doi.org/10.7225/toms.v12.n01.002
Melnyk, O., Onishchenko, O., Onyshchenko, S., Golikov, V., Sapiha, V., Shcherbina, O., Andrievska, V. (2022). Study of Environmental Efficiency of Ship Operation in Terms of Freight Transportation Effectiveness Provision. TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 16 (4), 723–729. https://doi.org/10.12716/1001.16.04.14
Melnyk, O., Onyshchenko, S., Onishchenko, O., Shumylo, O., Voloshyn, A., Koskina, Y., Volianska, Y. (2022). Review of Ship Information Security Risks and Safety of Maritime Transportation Issues. TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 16 (4), 717–722. https://doi.org/10.12716/1001.16.04.13
Fomin, O., Lovska, A., Píštěk, V., Kučera, P. (2019). Dynamic load effect on the transportation safety of tank containers as part of combined trains on railway ferries. Vibroengineering Procedia, 29, 124–129. https://doi.org/10.21595/vp.2019.21138
Sapronova, S., Tkachenko, V., Fomin, O., Hatchenko, V., Maliuk, S. (2017). Research on the safety factor against derailment of railway vehicless. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (90)), 19–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.116194
Lovska, A., Fomin, O., Kučera, P., Píštěk, V. (2020). Calculation of Loads on Carrying Structures of Articulated Circular-Tube Wagons Equipped with New Draft Gear Concepts. Applied Sciences, 10 (21), 7441. https://doi.org/10.3390/app10217441
##submission.downloads##
Сторінки
3-28
Опубліковано
грудня 31, 2024
Категорії
Авторське право (c) 2024 Oleksij Fomin, Gregori Boyko, Andrii Lytvynenko, Vladyslav Bezlutsky
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Деталі щодо доступних видів видань: PDF
PDF
ISBN-13 (15)
978-617-8360-05-4
Як цитувати
Fomin, O., Boyko, G., Lytvynenko, A., & Bezlutsky, V. (2024). Analysis of the temperature effect on the stress-strain state of the tank car boiler during steaming. в O. Fomin (ред.), ASSESSMENT OF TECHNICAL CONDITION: MEANS OF MEASUREMENT, SAFETY, RISKS (с. 3–28). Kharkiv: ПП "ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР". https://doi.org/10.15587/978-617-8360-05-4.ch1
