Brief survey of the use of vibration dampers in spring suspension structures of railway rolling stock and an analysis of their advantages and disadvantages
Keywords:
rolling stock, vibration dampers, spring suspension of the train, oscillating motion, two-mass system, hydraulic dampers, pneumatic dampersAbstract
The article provides a survey of the designs of vibration dampers used in spring suspension of rolling stock, provides positive results of using these devices, and analyzes them for disadvantages and advantages. A theoretical description of a single mechanical system, including rolling stock and railway track, was carried out. The oscillatory movements that occur during the movement of rolling stock, as well as the reasons causing them, are described. A computer simulation of the oscillatory motions of a two-mass system in the Mathcad environment has been performed in two computational cases. In the first case, the calculation was performed with a two-mass system including elastic and dissipative elements, in the second case, the system included only elastic elements. By carrying out this calculation, it is possible to show clearly the behavior of rolling stock with serviceable and faulty or missing vibration dampers. The analysis of the obtained graphs of vertical movements of the elements included in the two-mass system (trolley and body) is carried out. A survey of the existing types of vibration dampers has been performed. Their advantages and disadvantages are given. The classification of hydraulic vibration dampers based on their location in the spring suspension of rolling stock is described. The designs of hydraulic dampers are pointed out. It is indicated, however, that telescopic dampers are the most widespread. A possible alternative to hydraulic vibration dampers is pneumatic dampers, but they have significant disadvantages that limit their possible use. Some areas of improvement of hydraulic dampers are outlined. Improving the operability of various vibration damper designs can be one of the factors that increase the axial load and speed of rolling stock, and in some cases will reduce the impact on the environment.
References
Вершинский С.В., Данилов В.Н., Хусидов В.Д. Динамика вагона. М. : Транспорт, 1991. 360 c.
Гарг В.К., Дуккипати Р.В. Динамика подвижного состава. М. : Транспорт, 1988. 390 c.
Вагоны / Л.А. Шадур, И.И. Челноков, Л.Н. Никольский и др. М. : Транспорт, 1980. 439 c.
Обоснование выбора расчетных неровностей железнодорожного пути для оценки показателей динамических качеств вагона / А.М. Орлова, А.Н. Комарова, Е.А. Рудакова и др. // Вестн. ин-та проблем естеств. монополий: техника железных дорог. 2019. № 2 (46). С. 36–42.
Вериго М.Ф., Коган А.Я. Взаимодействие пути и подвижного состава. М. : Транспорт, 1986. 558 c.
Шевченко П.В., Горбенко А.П. Вагоны промышленного железнодорожного транспорта. Киев : Вища шк., 1980. 224 c.
Гасители колебаний вагонов / И.И. Челноков, Б.И. Вишняков, В.М. Гарбузов и др. М. : Трансжелдориздат, 1963. 176 с.
Соколов М.М., Варава В.И., Левит Г.М. Гасители колебаний подвижного состава. М. : Транспорт, 1985. 216 c.
ГОСТ 33749-2016. Демпферы гидравлические железнодорожного подвижного состава. Общие технические условия. Введ. 2017–01–01. М. : Стандартинформ, 2019. 15 с.
Анализ применения гидравлических гасителей колебаний в конструкциях рессорного подвешивания подвижного состава железнодорожного транспорта / С.В. Трескин, Е.Ю. Дульский, В.А. Кручек и др. // Изв. Петербург. ун-та путей сообщ. 2024. Т. 21. № 3. С. 598–608.
Минжасаров М.Х. Повышение динамических качеств локомотива совершенствованием буксовой ступени рессорного подвешивания : дис. … канд. техн. наук. Омск, 2016. 166 с.
Домнышев Д.А. Обеспечение эксплуатационных характеристик гидравлических амортизаторов автомобилей, используемых в сельском хозяйстве при низких температурах : дис. … канд. техн. наук. Новосибирск, 2021. 119 с.
Казорин П.С. Влияние отрицательных температур на работоспособность гидравлических амортизаторов перспективных гусеничных машин, предназначенных для использования в особо тяжелых природно-климатических условиях, в том числе Севера, Сибири и Дальнего Востока // Вопросы оборонной техники. Сер. 16: Технические средства противодействия терроризму. 2022. № 5-6 (167-168). С. 141–148.
Казорин П.С., Шик В.А. Определение вязкости амортизаторных жидкостей // Студенческая наука об актуальных про-блемах и перспективах инновационного развития регионального АПК : материалы XXI науч.-практ. конф. обучающихся. Тара, 2022. С. 74–78.
Троценко В.В., Казорин П.С. Обеспечение плавности хода гусеничной машины по случайной неровной поверхности в условиях низких температур // Вестн. Омск. гос. аграр. ун-та. 2024. № 1 (53). С. 162–174.
Пат. 200121 Рос. Федерация. Устройство обеспечения работоспособности гидравлических амортизаторов военных гусеничных и колесных машин в условиях низких температур / Д.В. Шабалин, П.С. Казорин, Н.Е. Ракимжанов и др. № 2020119248 : заявл. 03.06.2020 : опубл. 07.10.2020, Бюл. № 28. 6 с.
Пат. 142785 Рос. Федерация. Гидравлический амортизатор с теплоаккумулятором / Ю.А. Гуськов, М.Л. Вертей, А.А. Долгушин и др. № 2014106686/11 ; заявл. 21.02.2014 ; опубл. 10.07.2014, Бюл. №19. 2 с.
Пат. 177722 Рос. Федерация. Гидравлический гаситель колебаний / В.И. Воробьев, С.Н. Злобин, О.В. Измеров и др. № 2017107891 ; заявл. 10.03.2017 ; опубл. 06.03.2018, Бюл. № 7. 6 с.
Пат. 221859 Рос. Федерация. Устройство гашения колебаний с переменной характеристикой / П.Ю. Иванов, Е.Ю. Дульский, Е.А. Милованова и др. № 2023119091 ; заявл. 18.07.2023 ; опубл. 28.11.2023, Бюл. №34. 7 с.
Обзор и классификация методов борьбы с подкожуховым льдообразованием в гидравлических гасителях колебаний подвижного состава / С.В. Трескин, Е.Ю. Дульский, В.А. Кручек и др. // Изв. Петербург. ун-та путей сообщ. 2024. Т. 21. № 4. С. 825–834.
Пат. 228190 Рос. Федерация. Щуп для определения подкожухового льдообразования в гидравлических гасителях ко-лебаний / С. В. Трескин. № 2024106657 ; заявл. 11.03.2024 ; опубл. 19.08.2024, Бюл. №23. 6 с.
Галиев И.И., Нехаев В.А., Николаев В.А. Методы и средства виброзащиты железнодорожных экипажей. М. : УМЦ по образованию на ж.-д. трансп., 2010. 339 с.
Смалев А.Н. Улучшение показателей динамических качеств локомотива на основе модернизации рессорного подвеши-вания и совершенствования методики его расчета : дис. … канд. техн. наук. Омск, 2011. 172 с.
Буйносов А.П., Карамов Е.А. Результаты испытания гидравлических гасителей локомотивов методом гармонических колебаний // Научно-технический вестник Поволжья. 2016. № 6. С. 46–49.
Буйносов А.П. Анализ неисправностей отечественного пассажирского электровоза ЭП2К // Научно-технический вестник Поволжья. 2021. № 8. С. 11–14.
Савоськин А.Н., Лавлинская Н.С., Иванов П.Ю. Применение упругозащищенного гидравлического гасителя колебаний в рессорном подвешивании локомотивов // Вестн. Науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп. 2022. Т. 81. № 2. С. 134–147.