مطالعه عددی بوژی واگن باری جهت افزایش بارمحوری از 20 تن به 22.5 تن با استفاده از روش المان محدود

سرافرازی, وحید

doi:10.22075/jtie.2023.28628.1617

مطالعه عددی بوژی واگن باری جهت افزایش بارمحوری از 20 تن به 22.5 تن با استفاده از روش المان محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

وحید سرافرازی

استادیار، گروه راه‌آهن و برنامه‌ریزی حمل و نقل، دانشکده مهندسی عمران و حمل و نقل، دانشگاه اصفهان

10.22075/jtie.2023.28628.1617

چکیده

هدف این مقاله مقایسه خصوصیات بوژی بهبود یافته مورد استفاده در واگن باری لبه بلند معدنی جهت تحمل بارمحوری 22.5 تن با بوژی اولیه H665 است. بوژی H665 در حوزه خاورمیانه و به صورت خاص در ناوگان باری کشور ایران در حال استفاده است. تجزیه و تحلیل استاتیکی و ارتعاشی قطعات منفرد و همچنین زیرساخت های وسایل نقلیه ریلی بخش جدایی ناپذیر از فرآیند طراحی و بهبود عملکرد وسایل نقلیه ریلی است لذا در این تحقیق، آنالیز استاتیکی و ارتعاشی فریم بوژی با استفاده از روش اجزای محدود انجام شد. به منظور انجام محاسبات عددی بر اساس رویکرد FEM از بسته نرم افزاری آباکوس Abaqus استفاده شد. در این تحقیق نتایج نظری مربوط به مقادیر تنش سازه ای و همچنین فرکانس های طبیعی و شکل مودهای ارتعاشی بوژی بهبود یافته و بوژی اولیه استخراج شد و ضمن مقایسه نتایج میزان کاهش تنش سازه ای و امکان سنجی افزایش این بار محوری بررسی گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

راه آهن

عنوان مقاله [English]

Numerical study of freight wagon bogies to increase axial load from 20 tons to 22.5 tons using finite element method

نویسنده [English]

vahid sarafrazi

Faculty of Civil Engineering and Transportation, University of Isfahan

چکیده [English]

This article compares the characteristics of the improved bogie used in the long-edge mineral freight car to bear the axial load of 22.5 tons with the original H665 bogie. The H665 bogie is being used in the Middle East and specifically in the cargo fleet of Iran. Static and vibration analysis of individual parts and the infrastructure of railway vehicles is an integral part of designing and improving the performance of railway vehicles. Therefore, static and vibration analysis of the bogie frame was performed in our model using the finite element method. The Abaqus software package performed numerical calculations based on the FEM approach. In this research, theoretical results related to structural stress values , natural frequencies, and shape of vibration modes of the improved bogie and the original bogie were extracted. While comparing the results, the amount of structural stress reduction and the feasibility of increasing this axial load were investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

freight wagon
improved bogie
finite element method
static and vibration analysis

مراجع

Bubnov, V., Myamlin, S. V. and Mankevych, N. 2013. “Theoretical and experimental investigations of strength properties of cast parts for freight cars bogie with axle load of 245 kN”. Doctoral dissertation, Вильнюс, Литва.

Dižo, J., Harušinec, J. and Blatnický, M. 2017. “Structural analysis of a modified freight wagon bogie frame”. In MATEC Web of Conferences (Vol. 134, p. 00010), EDP Sciences.

Dižo, J., Harušinec, J. and Blatnický, M. 2018. “Computation of modal properties of two types of freight wagon bogie frames using the finite element method”. Manuf. Technol., 18(2): 208-214.

EN 13749. 2011. “Railway applications. Wheelsets and bogies. Method of specifying the structural requirements of bogie frames”.

Ishiguri, K., Kazato, A., Miyahara, K., Niiyama, M. and Sasaki, K. 2017. “Improvement of the lateral ride comfort on railway vehicles by application of pneumatic actuators for centering”. Quarterly Report of RTRI, 58(1): 14-20.

Mehrpouya, M. and Ahmadian, H. 2009. “Finite element model updating of railway bogie”. 17^th International Conference on Mechanical Engineering, Iran.

Melnik, R. and Kostrzewski, M. 2012. “Rail vehicle's suspension monitoring system-analysis of results obtained in tests of the prototype”. Key Eng. Mater., 518: 281-288.

Maňurová, M. and Suchánek, A. 2016. “The analysis of a rail vehicle with a tilting bogie”. Manuf. Technol., 16(5): 1020-1027.

Pokkula, R. and Gupta, T. V. K. 2021. “Finite element method based evaluation of bogie bolster design”. Int. J. Vehicle Struct. Syst., 13(2): 160-163.

Rizvi, D. R. and Bharti, P. K. 2015. “Optimisation of bogie springs for higher axle load wagons”. Int. J. Eng. Res. Technol., 4(05): 56-60.

Shvets, A. O. and Bolotov, O. O. 2019. “Influence of loading from the axle of a gondola car on its dynamic indicators and railway track”. Rolling Stock Train Traction,1(79): 151-166.

Shvets, A. O. 2022. “Dynamic interaction of a freight car body and a three-piece bogie during axle load increase”. Vehicle Syst. Dyn., 60(10): 3291-3313.

Svoboda, M., Soukup, J. and Petrenko, A. 2014. “Use of FEM programs in solving general unbalance simple mechanical system of rigid, flexible stored bodies”. In 52^nd International Conference on Experimental Stress Analysis, EAN (pp. 2-5).

UIC 566. 1994. “Loadings of coach bodies and their components”.

UIC 517. 2007. “Wagons- Suspension gear- Standardisation”.

Zehsaz, M., Vakili Tahami, F., Ziaei Asl, A. and Ahmadian, F. 2011. “Effect of increasing speed on stress of biaxial bogie frames”. Eng., 3(3): 276-284.

Zhang, D., Tang, Y., Sun, Z. and Peng, Q. 2022. “Optimising the location of wagon gravity centre to improve the curving performance”. Vehicle Syst. Dyn., 60(5): 1627-1641.