mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2023-21-6-5mirtr-2612Research ArticleНАУКА И ТЕХНИКАSCIENCE AND ENGINEERINGПовышение динамических качеств локомотива за счет изменения положения концевых витков пружин кузовного рессорного подвешиванияIncreasing the Dynamic Characteristics of the Locomotive by Changing the Position of the End Coils of the Springs of the Body Spring SuspensionШантаренкоС. Г.ShantarenkoS. G.

Шантаренко Сергей Георгиевич – доктор технических наук, профессор кафедры технологий транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава 

Омск

WoS Researcher ID: B‑1719-2016; Scopus Author ID: 57200089403; РИНЦ Author ID: 477507

Shantarenko, Sergey G., D.Sc. (Eng), Professor at the Department of Transport Mechanical Engineering Technology and Rolling Stock Maintenance 

WoS Researcher ID: B‑1719-2016; Scopus Author ID: 57200089403; Russian Science Citation Index Author ID: 477507 

Omsk

ShantarenkoSG@omgups.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4015-574XСавинкинС. В.SavinkinS. V.

Савинкин Сергей Владимирович – аспирант кафедры технологий транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава 

РИНЦ Author ID: 1098289

Омск

Savinkin, Sergey V., Ph.D. student at the Department of Transport Mechanical Engineering Technology and Rolling Stock Maintenance 

Russian Science Citation Index Author ID: 1098289.

Omsk

syava-sv@yandex.ruОмский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС)РоссияOmsk State Transport UniversityRussian Federation2023160820242164047Copyright © Шантаренко С.Г., Савинкин С.В., 20242024Шантаренко С.Г., Савинкин С.В.Shantarenko S.G., Savinkin S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/2612

В статье представлены результаты исследования влияния положения концевых витков пружин кузовного рессорного подвешивания локомотива на их статический прогиб и на параметры упругой поперечной связи тележки с кузовом, зависящей от углового перемещения концевых витков при вписывании локомотива в кривые разного направления, с целью повышения динамических качеств электровоза. Методом математического моделирования с использованием программного комплекса автоматизированного проектирования были рассмотрены различные варианты установки кузовных пружин, приведен и обоснован оптимальный вариант положения концевых витков пружин, при котором повышаются динамические качества локомотива за счет наименьшего сопротивления повороту тележки, симметричности возвращающих моментов и обеспечения благоприятного вписывания локомотива в кривые участки пути, что снижает интенсивность изнашивания гребней бандажей колес. Установлено, что направление навивки кузовных пружин при оптимальном варианте положения концевых витков не оказывает существенного влияния на симметричность возвращающего момента при вписывании тележки в кривые разного направления.

The article presents the results of a study of the influence of the position of the end coils of the springs of the locomotive body spring suspension on their static deflection and on the parameters of the elastic transverse connection of the bogie with the body, which depends on angular movement of the end coils when a locomotive negotiates curves of different directions, to improve the dynamic qualities of the electric locomotive. Consideration of various options for installing body springs with the method of mathematical modelling using a computeraided design software package has resulted in the rationale and description of the optimal version of the position of the end coils of the springs allowing to improve dynamic qualities of the locomotive thanks to the least resistance to bogie rotation, to the symmetry of the restoring torque and to favourable curve negotiation by locomotive thus reducing the wear rate of the flanges of the wheel tires. It has been established that if the position of end coils is optimal, the direction of coiling of body springs does not have a significant effect on the symmetry of the restoring torque when the bogie negotiates the curves of different directions.

железнодорожный транспорткузовное подвешиваниепоперечная связькузовная пружинаконцевой витокстатический прогибвозвращающий моментбоковая силадинамические качества локомотиваизнос гребняrailway transportbody suspensiontransverse connectionbody springend coilstatic deflectionrestoring torquelateral forcedynamic characteristics of the locomotiveflange wearReferencesГарг В. К., Дуккипати Р. В. Динамика подвижного состава. Пер. с англ. К. Г. Бомштейна / Под ред. Н. А. Панькина. – М.: Транспорт, 1988. – 391 с. ISBN 5-277-00226-X.Garg, V. K., Dukkipati, R. V. Dynamics of Railway Vehicle Systems [Russian edition’s title: Dinamika podvizhnogo sostava]. Transl. from English by K. G. Bomshtein, ed. by N. A. Pankin. Moscow, Transport publ., 1988, 391 p. ISBN 5-277-00226-X.Шантаренко С. Г., Савинкин С. В., Свиридова Ю. А. Неравномерное распределение осевых нагрузок как фактор одностороннего износа гребней колесных пар электровозов серии 2ЭС6 // «Транспорт и логистика: развитие в условиях глобальных изменений потоков»: сб. научных трудов VII международной научно-практ. конференции. – Ростов-на-Дону, 2023. – С. 410–414. ISBN 978-5-907295-82-7.. Shantarenko, S. G., Savinkin, S.V., Sviridova, Yu. A. Uneven distribution of axial loads as a factor of unilateral wear of the flanges of wheelsets of electric locomotives of the 2ES6 series [Neravnomernoe raspredelenie osevykh nagruzok kak factor odnostoronnego iznosa grebnei kolesnykh par elektrovozov serii 2ES6]. Transport and logistics: development in the context of global changes in flows: Collection of scientific works of VII international scientific-practical conference. Rostov-on-Don, 2023, pp. 410–414. ISBN 978-5-907295-82-7.Савоськин А. Н., Бурчак Г. П., Бондаренко Д. А. Вероятностные методы в задачах динамики, прочности и безотказности рельсовых экипажей: Стереотипное издание. – М.: Изд-во Альянс, 2022. – 612 с. ISBN 978-5-00106-528-9.Savoskin, A. N., Burchak, G. P., Bondarenko, D. A. Probabilistic methods in problems of dynamics, strength and reliability of rail vehicles: stereotype edition [Veroyatnostnie metody v zadachakh dinamiki, prochnosti i bezotkaznosti relsovykh ekipazhei: Stereotipnoe izdanie]. Moscow, Alliance Publishing House, 2022, 612 p. ISBN 978-5-00106-528-9.Лисунов В. Н. Использование сил взаимодействия движущего колеса с рельсом в режимах тяги и электрического торможения: монография / В. Н. Лисунов. – Омск: Омский гос. ун-т путей сообщения, 2003. – 160 с. ISBN 5-94941-016-5.Lisunov, V. N.The use of forces of interaction between the driving wheel and the rail in traction and electric braking modes: Monograph [Ispolzovanie sil vzaimodeistviya dvizhushchego kolesa s relsom v rezhimakh tyagi i elektricheskogo tormozheniya: Monografiya]. Omsk, Omsk State Transport University, 2003, 160 p. ISBN 5-94941-016-5.Буйносов А. П., Фетисова Н. Г. Варианты использования и расчет цилиндрических винтовых пружин в рессорном подвешивании современных локомотивов // Научно-технический вестник Поволжья. – 2016. – № 5. – С. 62–64. EDN: WRPXNJ.Buinosov, A. P., Fetisova, N. G. Options for the use and calculation of cylindrical helical springs in the spring suspension of modern locomotives [Varianty ispolzovaniya i raschet tsilindricheskikh vintovykh pruzhin v ressornom podveshivanii sovremennykh lokomotivov]. Scientific and Technical Bulletin of Volga Region, 2016, Iss. 5, pp. 62–64. EDN: WRPXNJ.Шантаренко С. Г., Савинкин С. В. Влияние расположения концевых витков пружин кузовного рессорного подвешивания локомотива на параметры упругой поперечной связи кузова с тележкой // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2023. – № 2. – С. 45–50. DOI: 10.46973/0201-727X_2023_2_5.Shantarenko, S. G., Savinkin, S. V.The influence of the location of the end coils of the springs of the locomotive body spring suspension on the parameters of the elastic transverse connection of the body with the bogie [Vliyanie raspolozheniya kontsevykh vitkov pruzhin kuzovnogo podveshivanya lokomotiva na parametry uprugoi poperechnoi svyazi kuzova s telezhkoi]. Bulletin of Rostov State Transport University, 2023, Iss. 2, pp. 45–50. DOI: 10.46973/0201-727X_2023_2_5.Гончаров П. С., Артамонов И. А., Халитов Т. Ф., Денисихин С. В., Сотник Д. Е. NX Advanced Simulation. Инженерный анализ. – М.: ДМК Пресс, 201. – 504 c. ISBN 978-5-94074-841-0.Goncharov, P. S., Artamonov, I. A., Khalitov, T. F., Denisikhin, S. V., Sotnik, D. E. NX Advanced Simulation. Engineering analysis. Moscow, DMK Press, 201, 504 p. ISBN 978-5-94074-841-0.Андрющенко А. А., Шутова М. Н. Влияние расположения опорного витка пружины буксового рессорного подвешивания на прочность корпуса буксы электровоза 2ЭС5К // Вестник всероссийского научноисследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. – 2008. – №1 (55). – С. 168–174. EDN: JWLASJ.Andryushchenko, A. A., Shutova, M. N.The influence of the location of the support coil of the spring of the axle-box spring suspension on the strength of the axle-box body of the 2ES5K electric locomotive [Vliyanie raspolozheniya opornogo vitka pruzhiny buksovogo ressornogo podveshivaniya na prochnost korpusa buksy elektrovoza 2ES5K]. Bulletin of the All-Russian Scientific Research and Design Institute of Electric Locomotive Engineering, 2008, Iss. 1 (55), pp. 168–174. EDN: JWLASJ.Шантаренко С. Г., Савинкин С. В., Свиридова Ю. А. Конструкционные особенности узлов механической части и отказы локомотивов новых серий // «Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов»: материалы ХII всероссийской научной-техн. конференции с международным участием. – Омск, 2022. – С. 96–106. ISBN 978-5-94941-311-1.Shantarenko, S. G., Savinkin, S. V., Sviridova, Yu.A. Structural features of mechanical components and failures of new series locomotives [Konstruktsionnie osobennosti uzlov mekhanicheskoi chasti i otkazy lokomotivov novykh serii]. Operational reliability of the locomotive fleet and increasing the efficiency of train traction: materials of XII All-Russian scientific and technical conference with international participation. Omsk, 2022, pp. 96–106. ISBN 978-5-94941-311-1.Парнюк С. М. Надежность технических средств и подходы к техническому регулированию // Локомотив. – 2022. – № 7 (787). – С. 13–18. EDN: TCSDHB.Parnyuk, S. M. Dependability of technical means and approaches to technical regulation [Nadezhnost tekhnicheskikh sredstv i podkhody k tekhnicheskomu regulirovaniyu]. Locomotive, 2022, Iss. 7 (787), pp. 13–18. EDN: TCSDHB.Савинкин С. В., Шантаренко С. Г. Влияние поперечной жесткости кузовного подвешивания электровоза 2ЭС6 на износ гребней колесных пар // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте: материалы XVI научной конференции, посвященной Дню российской науки / отв. ред. И. И. Галиев. – Омск: Изд-во ОмГУПС, 2022. – С. 401–407. EDN: ZPZQSF.Savinkin, S. V., Shantarenko, S. G. The influence of the transverse rigidity of the body suspension of the 2ES6 electric locomotive on the wear of the flanges of wheelsets [Vliyanie poperechnoi zhestkosti kuzovnogo podveshivaniya elektrovoza 2ES6 na iznos grebnei kolesnykh par]. Innovative projects and technologies in education, industry and transport: Materials of XVI scientific conference dedicated to the Day of Russian Science. Ed. Galiev, I. I. Omsk, OmGUPS publ., 2022, pp. 401–407. EDN: ZPZQSF.Ашуркова С. Н., Антипин Д. Я. Выбор рациональной несущей конструкции кузова пассажирского вагона с подкрепляющими элементами перфорированного сечения // Транспорт Урала. – 2019. – № 2 (61). – С. 23–27. EDN: HKPNJX.Ashurkova, S. N., Antipin, D. Ya. Selection of a rational load-bearing structure of a passenger car body with reinforcement elements of a perforated section [Vybor ratsionalnoi nesushchei konstruktsii kuzova passazhirskogo vagona s podkreplyayushchimi elementami perforirovannogo secheniya]. Transport Urala, 2019, Iss. 2 (61), pp. 23–27. EDN: HKPNJX.Мартьянов А. А., Мартьянов А. П., Яхин С. М. Практический расчет упругих элементов с большим шагом витков на прочность и жесткость при деформации сжатия // Вестник Казанского государственного аграрного университета. – 2010. – Т. 5. – № 4 (18). – С. 117–119. EDN: NBJOUH.Martyanov, A. A., Martyanov, A. P., Yakhin, S. M. Practical calculation of elastic elements with a large pitch of turns for strength and rigidity during compression deformation [Prakticheskiy raschet uprugikh elementov s bolshim shagov vitkov na prochnost i zhestkost pri deformatsii szhatiya]. Bulletin of Kazan State Agrarian University, 2010, Vol. 5, Iss. 4 (18), pp. 117–119. EDN: NBJOUH.Галиев И. И., Минжасаров М. Х., Липунов Д. В. Формирование математической модели вертикальных колебаний электровозов 2ЭС6 с учетом динамики колесно-моторных блоков // Известия Транссиба. – 2021. – № 4 (48). – С. 96–108. EDN: DXXRHE.Galiev, I. I., Minzhasarov, M. Kh., Lipunov, D. V. Formation of a mathematical model of vertical oscillations of 2ES6electric locomotives considering the dynamics of wheel-motor units [Formirovanie matematicheskoi modeli vertikalnykh kolebanii elektrovozov 2ES6 s uchetom dinamiki kolesno-motornykh blokov]. Izvestiya Transsiba, 2021, Iss. 4 (48), pp. 96–108. EDN: DXXRHE.Буйносов А. П. Методы повышения ресурса бандажей колесных пар тягового подвижного состава: Монография. – М.: УМЦ по образованию на ж. д. транспорте, 2010. – 224 с. ISBN 978-5-9994-0038-3.Buinosov, A. P. Methods for increasing the service life of tires of wheelsets of traction rolling stock: Monograph [Metody povysheniya resursa bandazhei kolesnykh par tyagovogo podvizhnogo sostava: Monografiya]. Moscow, Training and methodological centre for railway education, 2010, 224 p. ISBN 978-5-9994-0038-3.Кузнецов В. Ф., Шантаренко С. Г., Савинкин С.В. Износ материала гребня бандажа колеса локомотива // Известия Транссиба. – 2022. – № 4 (52). – С. 82–88. EDN: EFFXCC.Kuznetsov, V. F., Shantarenko, S. G., Savinkin, S. V. Wear of the flange material of the locomotive wheel tire [Iznos materiala grebnya bandazha kolesa lokomotiva]. Izvestiya Transsiba, 2022, Iss. 4 (52), pp. 82–88. EDN: EFFXCC.Доронин С. В., Доронина И. И. Управление движением локомотивных тележек в кривых // Известия Транссиба. – 2016. – № 1 (25). – С. 25–30. EDN: VYXGPZ.Doronin, S. V., Doronina, I. I. Controlling the movement of locomotive bogies in curves [Upravlenie dvizheniem lokomotivnykh telezhek v krivykh]. Izvestiya Transsiba, 2016, Iss. 1 (25), pp. 25–30. EDN: VYXGPZ.

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