Науковий вісник НГУ

Оцінка втомної міцності котла вагона-цистерни з урахуванням корозійних зносів

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №5 2025

Останнє оновлення: 25 жовтня 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 1736

Authors:

О. В. Фомін*, orcid.org/0000-0003-2387-9946, Національний транспортний університет, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Ю. В. Щербина, orcid.org/0000-0002-9574-2757, Національний транспортний університет, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Є. П. Медведев, orcid.org/0000-0001-8566-9624, Гданський технологічний університет, м. Гданськ, Республіка Польща, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Т. В. Ємельянова, orcid.org/0000-0001-7451-8193, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. О. Острогляд, orcid.org/0000-0002-8496-3271, Національний університет «Запорізька політехніка», м. Запоріжжя, Україна, e-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (5): 061 - 068

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-5/061

Abstract:

Мета. Визначення напружено-деформованого стану оболонки котла вагона-цистерни та оцінки її втомної міцності при виникненні різного рівня корозійного зносу засобами комп’ютерного моделювання.

Методика. Для оцінки стійкості до руйнування від багаторазових навантажень котла вагона-цистерни застосовувалася спеціальна методика. Вона базується на загальних принципах розрахунку, що використовуються для вузлів і деталей залізничних вагонів. Розглядалися різні сценарії, що імітують корозійні пошкодження металу: повна відсутність корозії, наявність корозії глибиною до одного міліметра, корозія глибиною до двох міліметрів і корозійне пошкодження глибиною до трьох міліметрів.

Результати. Результати проведеного аналізу вказують на значний вплив глибини корозійного ураження та його розташування на міцність котла вагона-цистерни. Ці фактори є критично важливими при оцінюванні надійності елементів конструкції. Отже, при визначенні міцності необхідно обов’язково враховувати ступінь і місце корозійного зносу металу.

Наукова новизна. Проведене дослідження виявило наукові залежності зміни коефіцієнтів запасу міцності щодо втоми в найбільш навантажених зонах котла вагона-цистерни. Ці зміни безпосередньо пов’язані з появою й розвитком корозійних дефектів. Отримані закономірності чітко демонструють важливість товщини металевої оболонки для забезпечення надійності конструкції. Особливо це актуально для вагонів, термін експлуатації яких добігає кінця. Запропонована методика дозволяє оцінити можливість подальшого використання таких цистерн зі збільшеним терміном служби, ураховуючи рівень корозійних пошкоджень.

Практична значимість. Дослідження виявили, що критичними зонами при корозійному руйнуванні глибиною від трьох міліметрів є ділянки днищ і люка котла вагона-цистерни. Пошкодження такого рівня роблять подальшу експлуатацію котла неможливою. Водночас, при виникненні корозії з меншою глибиною, до двох міліметрів, граничний термін служби котла може сягати тридцяти років. За умови відсутності будь-яких ознак корозії, термін експлуатації може бути значно подовжений. Зокрема, його можна збільшити на дванадцять років понад встановлений термін. Таким чином, загальний можливий термін служби становитиме тридцять шість років. Упровадження цих результатів дозволить більш обґрунтовано приймати рішення щодо продовження терміну служби вагонів-цистерн і допоможе запобігти виникненню аварійних ситуацій, пов’язаних зі зношеністю рухомого складу.

Ключові слова: транспортна механіка, рухомий склад, вагони, комп’ютерне моделювання, корозія металу

References.

1. Coto, B. V., Luque Rodríguez, P., Álvarez Mántaras, D., & ­Perez, J. A. (2025). Influence analysis of secondary suspension preload on the dynamic response of Y-25 bogie based on multibody simulations. Vehicle System Dynamics, 1-23. https://doi.org/10.1080/00423114.2025.2460494

2. Melnik, R., Koziak, S., Seńko, J., Dižo, J., & Caban, J. (2024). Evaluation of Dynamics of a Freight Wagon Model with Viscous Damping. Applied Sciences, 14(22), 10624. https://doi.org/10.3390/app142210624

3. Dižo, J., Blatnický, M., Harušinec, J., & Suchánek, A. (2022). Assessment of Dynamics of a Rail Vehicle in Terms of Running Properties While Moving on a Real Track Model. Symmetry, 14(3), 536. https://doi.org/10.3390/sym14030536

4. Stoilov, V., Sinapov, P., Slavchev, S., Maznichki, V., & Purgic, S. (2024). Analysis of Lateral Forces for Assessment of Safety against Derailment of the Specialized Train Composition for the Transportation of Long Rails. Applied Sciences, 14(2), 860. https://doi.org/10.3390/app14020860

5. Shvets, A. (2021). Analysis of the dynamics of freight cars with lateral displacement of the front bogie. Advanced Mathematical Models and Applications, 6(1), 45-58. Retrieved from https://crust.ust.edu.ua/server/api/core/bitstreams/500db76a-d3a8-4b5f-bcc2-2f385eab0952/content

6. Bulakh, M. (2025). Evaluation and Reduction of Energy Consumption of Railway Train Movement on a Straight Track Section with Reduced Freight Wagon Mass. Energies, 18(2), 280. https://doi.org/10.3390/en18020280

7. Shvets, A., Bolotov, O., Percevoj, A., Ghlukhov, V., Bolotov, O., & Saparova, L. (2020). Research of dynamic indicators and influence of different types of rolling stock on railway track. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 985(1), 012010. https://doi.org/10.1088/1757-899X/985/1/012010

8. 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

9. Sapronova, S., Tkachenko, V., Fomin, O., Hatchenko, V., & Maliuk, S. (2017). Research on the safety factor against derailment of railway vehicles. Eastern-European journal of enterprise technologies, 6(7(90)), 19-25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.116194

10.      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

11.      Sulym, А. О., Fomin, O. V., Khozia, P. О., & 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

12.      Sokolov, V. (2021). Hydrodynamics of Flow in a Flat Slot with Boundary Change of Viscosity. In Proceedings of the 6 ^th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020). Lecture Notes in Mechanical Engineering, 2, 1172-1181. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-54817-9_136

13.      Sokolov, V. (2020). Increased Measurement Accuracy of Average Velocity for Turbulent Flows in Channels of Ventilation Systems. Proceedings of the 6 ^th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020). Lecture Notes in Mechanical Engineering, 2, 1182-1190. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-54817-9_137

14.      Sagin, S., Kuropyatnyk, O., Sagin, A., Tkachenko, I., 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, 1331. https://doi.org/10.3390/jmse10091331

15.      Sagin, S. V., Sagin, S. S., Gaichenia, O., Zablotskyi, Y., Píštěk, V., & Kučera, P. (2024). Use of biofuels in marine diesel engines for sustainable and safe maritime transport. Renewable Energy, 224, 120221. https://doi: 10.1016/j.renene.2024.120221

16.      Krol, O. (2021). Modeling of Worm Gear Design with Non-clearance Engagement. Proceedings of the 6 ^th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020). ICIE 2020. Lecture Notes in Mechanical Engineering, 1, 36-46. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-54814-8_5

17.      Kondratiev, A., Píštěk, V., Smovziuk, L., Shevtsova, M., Fomina, A., Kučera, P., & Prokop, A. (2021). Effects of the temperature–time regime of curing of composite patch on repair process efficiency. Polymers, 13(24), 4342. https://doi.org/10.3390/polym13244342

18.      Kondratiev, А. V., & Kovalenko, V. O. (2019). Optimization of design parameters of the main composite fairing of the launch vehicle under simultaneous force and thermal loading. Space science and technology, 25(4(119)), 3-21. https://doi.org/10.15407/knit2019.04.003

19.      Melnyk, O., Onishchenko, O., Mykhailova, I., Zaiets, A., & Kotenko, O. (2024). Safety management in maritime transport within the framework of current challenges, trends, risks and settlement strategies. Studies in Systems, Decision and Control, 561, 459-475. https://doi.org/10.1007/978-3-031-68372-5_25

20.      Onishchenko, O., Bulgakov, M., Melnyk, O., Volianska, Y., Storchak, O., & Kovalchuk, M. (2024). Environmental sustainability in maritime transportation through the development of strategies to reduce emissions from marine internal combustion engines. Studies in Systems, Decision and Control, 561, 509-534. https://doi.org/10.1007/978-3-031-68372-5_28

21.      Kurdiuk, S., Dremliuk, V., Melnyk, O., Onishchenko, O., Píštˇek, V., & Kuˇcera, P. (2025). Development of a High-Reliability Hybrid Data Transmission System for Unmanned Surface Vehicles Under Interference Conditions. Drones, 9, 174. https://doi.org/10.3390/drones9030174

22.      Lovska, A., Muradian, A., Barsukova, H., Yurchenko, O., & Demydiukov, O. (2025). Determining the loading of an improved tank container for railroad transportation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(7(133)), 90-98. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.321858

23.      Panchenko, S., Gerlici, J., Vatulia, G., Lovska, A., Rybin, A., & Kravchenko, O. (2023). Strength Assessment of an Improved Design of a Tank Container under Operating Conditions. Communications ‒ Scientific Letters of the University of Zilina, 25(3), B186-B193. https://doi.org/10.26552/com.c.2023.047

24.      Goolak, S., Sapronova, S., Tkachenko, V., Riabov, Ie., & Batrak, Ye. (2020). Improvement of the Model of Power Losses in the Pulsed Current Traction Motor in an Electric Locomotive. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(5(108)), 38-46. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.218542

25.      Goolak, S., Tkachenko, V., Bureika, G., & Vaičiūnas, G. (2020). Method of spectral analysis of traction current of AC electric locomotives. Transport, 35(6), 658-668. https://doi.org/10.3846/transport.2020.14242

26.      Goolak, S., Liubarskyi, B., Sapronova, S., Tkachenko, V., & Riabov, Ie. (2021) Refined Model of Asynchronous Traction Electric Motor of Electric Locomotive. Transport Means ‒ Proceedings of the International Conference, 2021-October, (рр. 455-460).

• < Попередня
• Наступна >