vestnikvniizhtВестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL2223-97312713-2560Joint Stock Company "Railway Research Institute"10.21780/2223-9731-2021-80-2-76-85vestnikvniizht-505Research ArticleДругоеMiscellaneousРазработка и оценка комплекса исследований по повышению частоты изгибных колебаний кузовов современных пассажирских вагоновDevelopment and evaluation of a complex of studies to increase the frequency of bending vibrations of modern passenger car bodiesСкачковА. Н.SkachkovA. N.

Скачков Александр Николаевич, канд. техн. наук, заместитель генерального директора технический директор

Тверь, 170003

Aleksander N. Skachkov, Cand. Sci. (Eng.), Deputy General Director — Technical Director

Tver, 170003

СамошкинС. Л.SamoshkinS. L.

Самошкин Сергей Львович, д-р техн. наук, начальник управления научно-технического обеспечения и развития

Тверь, 170003

Sergey L. Samoshkin, Dr. Sci. (Eng.), Head of Scientific and Technical Support and Development Department

Tver, 170003

КоршуновС. Д.KorshunovS. D.

Коршунов Сергей Дмитриевич, канд. техн. наук, заведующий лабораторией «Динамико-прочностные испытания вагонов»

Тверь, 170003

Sergey D. Korshunov, Cand. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory “Dynamic Strength Testing of Cars”

Tver, 170003

zaotiv@yandex.ruНикифоровД. А.NikiforovD. A.

Никифоров Дмитрий Александрович, инженер первой категории, лаборатория «Динамико-прочностные испытания вагонов»

Тверь, 170003

Dmitriy A. Nikiforov, 1st Category Engineer, Laboratory “Dynamic Strength Testing of Cars”

Tver, 170003

РомашовД. А.RomashovD. A.

Ромашов Дмитрий Александрович, инженер второй категории, лаборатория «Динамико-прочностные испытания вагонов»

Тверь, 170003

Dmitriy A. Romashov, 2nd Category Engineer, Laboratory “Dynamic Strength Testing of Cars”

Tver, 170003

Акционерное общество Научная организация «Тверской институт вагоностроения» (АО НО «ТИВ»)РоссияJoint Stock Company Scientific Organization “Tver Institute of Car Construction” (JSC NO “TIV”)Russian Federation2021010620218027685Copyright © Скачков А.Н., Самошкин С.Л., Коршунов С.Д., Никифоров Д.А., Ромашов Д.А., 20212021Скачков А.Н., Самошкин С.Л., Коршунов С.Д., Никифоров Д.А., Ромашов Д.А.Skachkov A.N., Samoshkin S.L., Korshunov S.D., Nikiforov D.A., Romashov D.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-vniizht.ru/jour/article/view/505

Описываются исследования частоты изгибных колебаний кузовов вагонов модельного ряда 61-4440, который включает вагоны купейные, штабные, некупейные, с местами для сидения, вагон-ресторан и другие. Кузова всех вагонов этого модельного ряда имеют одинаковые габаритные размеры и изготовлены из коррозийно-устойчивых сталей (нержавеющих) с плоскогофрированной обшивкой нижнего (подоконного) пояса.

Для оценки влияния конструктивных особенностей кузовов из нержавеющих сталей на их изгибную жесткость и параметры изгибных колебаний в вертикальной плоскости проведен расчетно-экспериментальный комплекс работ.

После анализа результатов расчета и экспериментальных данных были выработаны и реализованы предложения по повышению изгибной жесткости металлоконструкции кузова с обшивкой из нержавеющих сталей. Для проверки реализованных предложений были проведены комплексные испытания по определению параметров изгибных колебаний металлоконструкции опытного кузова. Испытания проводились по разработанному авторами комбинированному методу. Для этого использовались вибромашина, устанавливаемая в консольных частях кузова, и импульсное возбуждение.

Полученные результаты испытаний металлоконструкции опытного кузова по сравнению с результатами испытаний кузовов вагонов модельного ряда 61-4440 показали эффективность реализованных предложений, а именно: повышение частоты первого тона изгибных колебаний на 18 %; снижение амплитуды вертикальных колебаний конструкции кузова на частоте первого тона от 12 до 50 %; снижение амплитуды вертикальных ускорений металлоконструкции кузова при колебаниях на частоте первого тона приблизительно в 2 раза; существенное снижение горизонтального ускорения в зоне простенков среднего сечения. Эффективность реализованных предложений по повышению изгибной жесткости металлоконструкции опытного кузова позволяет рекомендовать их для всего модельного ряда вагонов 61-4440.

Investigations of the frequency of bending vibrations of the car bodies of 61-4440 model range, which includes compartment cars, staff cars, non-compartment cars, coach cars, restaurant cars and others, are described. The bodies of all cars of this model range have the same overall dimensions and are made of corrosionresistant steels (stainless) with flat corrugated sheathing of the lower (under the window) belt.

To assess the influence of the design features of stainless steel bodies on its bending stiffness and the parameters of bending vibrations in the vertical plane, a computational and experimental complex of works was carried out.

After analyzing the calculation results and experimental data, proposals were developed and implemented to increase the bending stiffness of the metal body structure with stainless steel skin. To check the implemented proposals, complex tests were carried out to determine the parameters of bending vibrations of the metal structure of the experimental body. The tests were carried out according to the combined method developed by the authors. For this, a vibrator, installed in the console parts of the body, and impulse excitation were used.

The results of testing the metal structure of the experimental body in comparison with the results of testing the car bodies of 61-4440 model range showed the effectiveness of the implemented proposals, namely: increasing the frequency of the first tone of bending vibrations by 18 %; decrease in the amplitude of vertical vibrations of the body structure at the frequency of the first tone from 12 to 50 %; decrease in the amplitude of the vertical accelerations of the metal structure of the body during oscillations at the frequency of the first tone approximately by 2 times; significant reduction in horizontal acceleration in the area of the middle section walls. The effectiveness of the implemented proposals for increasing the bending stiffness of the metal structure of the experimental body allows recommending them for the entire model range of 61-4440 cars.

пассажирский вагонмодельный рядметаллоконструкция кузовавибрационные испытанияизгибные колебанияшпангоутизгибная жесткостьpassenger carcar model rangebody metal structurevibration testsbending vibrationsframebending stiffnessReferencesПерспективный пассажирский подвижной состав / К. В. Бобрышев [и др.] // Железнодорожный транспорт. 2015. № 7. С. 43–45.Bobryshev K. V., Kornev Yu. V.,. Pokrovskiy B. C., Samoshkin O. S. Promising passenger rolling stock. Zheleznodorozhnyy transport, 2015, no. 7, pp. 43 – 45.Анализ и оценка расчетно-экспериментального определения частоты изгибных колебаний кузовов пассажирских вагонов / А. Н. Скачков [и др.] // Тяжелое машиностроение. 2017. № 9. С. 24–31.Skachkov A. N., Samoshkin S. L., Korshunov S. D., Gorin S. A. Analysis and evaluation of the calculated and experimental determination of the frequency of bending vibrations of the bodies of passenger cars. Tyazheloe mashinostroenie, 2017, no. 9, pp. 24 – 31.Технический регламент Таможенного союза «О безопасности подвижного состава»: ТРТС 001/2011. Минск: БелГИИС, 2012. 46 с.Technical regulations of the Customs Union “On the safety of rolling stock”: TRTS 001/2011. Minsk, BelGIIS Publ., 2012, 46 p. (in Russ.).ГОСТ Р 55182–2012. Вагоны пассажирские локомотивной тяги. Общие технические требования: нац. стандарт Российской Федерации: утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 26 ноября 2012 г. № 1161-ст: дата введения 2014-01-01. М.: Стандартинформ, 2013. 24 с.GOST R 55182–2012. Passenger cars on locomotive traction. General technical requirements. National standard of the Russian Federation, approved and put into effect by order of the Federal Agency for Technical Regulation and Metrology of November 26, 2012 No. 1161-st. Moscow, Standartinform Publ., 2013, 24 p. (in Russ.).Скачков А. Н., Самошкин С. Л., Зайцев А. В. Способы управления параметрами вибрации пассажирских вагонов // Мир транспорта. 2017. № 2. С. 60 – 73.Skachkov A. N., Samoshkin S. L., Zaytsev A. V. Methods of controlling the vibration parameters of passenger cars. World of Transport and Transportation, 2017, no. 2, pp. 60 – 73.Самошкин С. Л., Скачков А. Н., Коршунов С. Д. О необходимости интенсификации научно-исследовательских работ по определению изгибной жесткости и параметров колебаний кузовов современных пассажирских вагонов // Техника и технологии наземного транспорта: материалы Всерос. науч. конф. аспирантов, посвященной 50-летию кафедры «Вагоны» (25 – 26 января 2018 г.) / Уральский гос. ун-т путей сообщения (УрГУПС). Екатеринбург: УрГУПС, 2018. Вып. 2 (232). С. 86 – 90.Samoshkin S. L., Skachkov A. N., Korshunov S. D. On the need to intensify research work to determine the flexural stiffness and vibration parameters of the bodies of modern passenger cars. Technics and technologies of ground transport: materials of the All-Russian scientific conf. for postgraduate students dedicated to the 50th anniversary of the Department “Cars” (January 25 – 26, 2018). Ural state University of Railways (UrGUPS). Yekaterinburg, UrGUPS Publ., 2018, no. 2 (232), pp. 86 – 90.Скачков А. Н., Самошкин С. Л., Коршунов С. Д. Влияние снижения массы кузовов вагонов на их изгибную жесткость и параметры изгибных колебаний // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: материалы XII Междунар. науч.-техн. конф. (Санкт-Петербург, 5 – 9 июля 2017 г.) / Петербургский гос. ун-т путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС). СПб.: ПГУПС, 2017. С. 88 – 90.Skachkov A. N., Samoshkin S. L., Korshunov S. D. The effect of reducing the mass of car bodies on its bending stiffness and bending vibration parameters. Rolling stock of the XXI century: ideas, requirements, projects: materials of the XII Int. scientific and technical conf. (St. Petersburg, July 5 – 9, 2017). St. Petersburg State University of Railway Transport of Emperor Alexander I (PGUPS). St. Petersburg, PGUPS Publ., 2017, pp. 88 – 90.Скачков А. Н., Самошкин С. Л., Коршунов С. Д. Влияние габаритно-весовых параметров кузовов пассажирских вагонов на их изгибную жесткость и параметры изгибных колебаний // Транспорт: наука, образование, производство: тр. Междунар. науч.-практ. конф. (Ростов-на-Дону, 2017) / Ростовский гос. ун-т путей сообщения (РГУПС). Ростов н/Д.: РГУПС, 2017. Т. 1: Технические науки. С. 254 – 257.Skachkov A. N., Samoshkin S. L., Korshunov S. D. Influence of the overall and weight parameters of passenger car bodies on its bending stiffness and bending vibration parameters. Transport: science, education, production: proc. of the Int. scientific and practical conf. (Rostov-on-Don, 2017). Rostov State University of Railways (RGUPS). Rostov n/D, RGUPS Publ., 2017, Vol. 1: Tekhnicheskie nauki [Technical Sciences], pp. 254 – 257.Скачков А. Н., Самошкин С. Л., Коршунов С. Д. Определение изгибной жесткости кузовов пассажирских вагонов по результатам статических испытаний // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: материалы XIII Междунар. науч.-техн. конф. (Санкт-Петербург, 4 – 8 июля 2018 г.) / Петербургский гос. ун-т путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС). СПб.: ПГУПС, 2018. С. 89 – 91.Skachkov A. N., Samoshkin S. L., Korshunov S. D. Determination of the flexural stiffness of passenger car bodies according to the results of static tests. Rolling stock of the XXI century: ideas, requirements, projects: materials of the XIII Int. scientific and technical conf. (St. Petersburg, July 4 – 8, 2018). St. Petersburg State University of Railway Transport of Emperor Alexander I (PGUPS). St. Petersburg, PGUPS Publ., 2018, pp. 89 – 91.Ломаков П. С., Скачков А. Н., Самошкин С. Л. Расчетные исследования влияния конструктивных особенностей кузова пассажирского вагона из нержавеющих сталей на параметры его изгибных колебаний // Проблемы и перспективы развития вагоностроения: сб. науч. тр. VIII Всерос. науч.-техн. конф. (Брянск, 18 – 19 апреля 2019 г.) / Брянский гос. техн. ун-т (БГТУ). Брянск: БГТУ, 2019. С. 163 – 165.Lomakov P. S., Skachkov A. N., Samoshkin S. L. Computational studies of the influence of the design features of a passenger car body made of stainless steels on the parameters of its bending vibrations. Problems and prospects for the development of car building: coll. of scientific papers of the VIII All-Russian scientific and technical conf. (Bryansk, April 18 – 19, 2019). Bryansk State Technical University (BGTU). Bryansk, BGTU Publ., 2019, pp. 163 – 165.Никифоров Д. А., Скачков А. Н. Отработка методики определения первого тона собственной частоты при испытаниях кузова вагона модели 61-4514 // Проблемы безопасности на транспорте: материалы VIII Междунар. науч.-практ. конф. (Гомель, 23–24 ноября 2017 г.): в 2 ч. / Белорусский гос. ун-т транспорта (БелГУТ); под общ. ред. Ю. И. Кулаженко. Гомель: БелГУТ, 2017. Ч. 1. С. 132–133.Nikiforov D. A., Skachkov A. N. Development of the method for determining the first tone of the natural frequency when testing the 61-4514 car body. Problems of safety in transport: materials of the VIII Int. scientific and practical conf. (Gomel, November 23 – 24, 2017): in 2 parts. Belarusian State University of Transport (BelGUT). Gomel, BelGUT Publ., 2017, Part 1, pp. 132 – 133.Скачков А. Н., Самошкин С. Л., Дементьев С. А. Анализ методов экспериментального определения параметров изгибных колебаний кузовов пассажирских вагонов // Проблемы безопасности на транспорте: материалы VIII Междунар. науч.-практ. конф. (Гомель, 23 – 24 ноября 2017 г.): в 2 ч. / Белорусский гос. ун-т транспорта (БелГУТ); под общ. ред. Ю. И. Кулаженко. Гомель: БелГУТ, 2017. Ч. 1. С. 159 – 160.Skachkov A. N., Samoshkin S. L., Dement'ev S. A. Analysis of methods of experimental determination of the parameters of bending vibrations of passenger car bodies. Problems of safety in transport: materials of the VIII Int. scientific and practical conf. (Gomel, November 23 – 24, 2017): in 2 parts. Belarusian State University of Transport (BelGUT). Gomel, BelGUT Publ., 2017, Part 1, pp. 159 – 160.Скачков А. Н., Самошкин С. Л., Коршунов С. Д. Экспериментальные исследования параметров изгибных колебаний кузовов вагонов метрополитена комбинированным способом // Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты: материалы XIV Междунар. науч.-техн. конф. (Санкт-Петербург, 9 июля 2019 г.) / Петербургский гос. ун-т путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС). СПб.: ПГУПС, 2019. С. 280 – 282.Skachkov A. N., Samoshkin S. L., Korshunov S. D. Experimental studies of the parameters of bending vibrations of metro car bodies in a combined way. Rolling stock of the XXI century: ideas, requirements, projects: materials of the XIV Int. scientific and technical conf. (St. Petersburg, July 9, 2019). St. Petersburg State University of Railway Transport of Emperor Alexander I (PGUPS). St. Petersburg, PGUPS Publ., 2019, pp. 280 – 282.Совершенствование методов экспериментального определения параметров изгибных колебаний пассажирских вагонов / А. Н. Скачков [и др.] // Труды РГУПС. 2019. № 4 (49). С. 108 – 111.Skachkov A. N. Improvement of methods for experimental determination of the parameters of flexural vibrations of passenger cars. Trudy RGUPS [Proceedings of the RGUPS], 2019, no. 4 (49), pp. 108 – 111.Разработка основополагающих принципов экспериментального метода определения изгибной жесткости кузовов цельнометаллических вагонов / А. Н. Скачков [и др.] // Тяжелое машиностроение. 2018. № 10. С. 32 – 37.Skachkov A. N., Samoshkin S. L., Korshunov S. D., Zhukov A. S., Nikiforov D. A. Development of the fundamental principles of the experimental method for determining the bending stiffness of the bodies of all-metal cars. Tyazheloe mashinostroenie, 2018, no. 10, pp. 32 – 37.Коршунов С. Д. Методика расчетно-экспериментальных исследований кузовов современного подвижного состава / С. Д. Коршунов [и др.] // Известия ПГУПС. 2015. № 4. С. 38 – 47.Korshunov S. D., Skachkov A. N., Samoshkin S. L., Goncharov D. I., Zhukov A. S. Method of calculation and experimental research of bodies of modern rolling stock. Proceedings of Petersburg Transport University, 2015, no. 4, pp. 38 – 47.Коршунов С. Д. Развитие методов поколесного взвешивания железнодорожного подвижного состава // Вестник РГУПС. 2020. № 4. С. 60 – 64.Korshunov S. D. Development of methods for wheel weighing of railway rolling stock. Vestnik RGUPS, 2020, no. 4, pp. 60 – 64.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.