On application of the rolling contact theory for modelling of the UIC link suspension for freight wagons

• Autorzy: Piotrowski J.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie teorii kontaktu tocznego w modelowaniu zawieszenia typu UIC do wagonów towarowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The UIC link suspension for freight wagons consists of the leaf spring and a number of connected links. In the joints of the linkages the rolling contact takes place in the presence of dry friction. During sliding of the elements of the joints the energy of vibrations is dissipated by friction. The model of the UIC suspension worked out in [2], [3] does not account for the rolling contact phenomenon called creep. Instead, the Coulomb law of dry friction for contact of rigid bodies is assumed. Despite of very good results of experimental verification of the model carried out on the so called technical pendulum [4], the assumption neglecting the creep should be verified by application of the rolling contact theory. This is especially important for the validation of the relevance of the experiments on the full-scale suspension carried-out at the Laboratory of lnstitute of Vehicles at Warsaw University of Technology. The experiments are carried-out under low load. In order to verify the validity of the assumption and the relevance of the experiments the model of the technical pendulum has been built, which applies the rolling contact theory for the description of the tangential force in the joint. It has been shown using this model that neglecting creepage in the joint during rolling leads to marginal, even unnoticeable discrepancies in calculated parameters of the model as compared to those obtained from the model accounting for the rolling contact. It has also been shown that the unit parameters of the model are practically the same for low and high load, when calculated with the model applying the rolling contact theory. In this way the relevance of experiments under low load carried out at the Institute of Vehicles has been proved.

PL

Zawieszenie typu UIC do wagonów towarowych sklada się z resoru piórowego i szeregu połączonych wieszaków. W węzłach łączących wieszaki występują zjawiska związane z kontaktem tocznym. Model matematyczny zawieszenia UIC opracowany w [2], [3] nie uwzglęnia tych zjawisk przez pominięcie poślizgu w węzłach podczas toczenia się elementów węzła po sobie. Zamiast tego zastosowano do opisu prawo Coulomb'a tarcia suchego odnoszące się do ciał nieodkształcalnych. Pomimo bardzo dobrych wyników eksperymentalnej weryfikacji modelu przeprowadzonej na wahadle technicznym, założenie pomijające poślizg podczas toczenia powinno być dodatkowo zweryfikowane przy użyciu teorii. kontaktu tocznego. Jest to szczególnie ważne w odnesieniu do ocenye ksperymentów z zawieszeniem UIC, prowadzonych w Instytucie Pojazdów. Eksperymenty są prowadzone pod niskim obciążeniem. Aby zweryfikować słuszność założeń i istotność eksperymentów opracowano model matematyczny wahadła technicznego, w którym siła styczna w węźle jest opisana na gruncie mechaniki kontaktu tocznego. Wykazano przy użyciu tego modelu, że pominięcie tego zjawiska poślizgu przy toczeniu prowadzi do marginalnych różnic w obliczanych parametrach modeli uwzględniających poślizg i pomijających poślizg w węźle podczas toczenia. Wykazano również, że jednostkowe parametry modelu obliczone przy wysokim i niskim obciążeniu węzła są praktycznie takie same gdy stosuje się model uwzględniający poślizg w węźle przy toczeniu. W ten sposób wykazano istotność eksperymentów prowadzonych w Laboratorium Instytutu Pojazdów na zawieszeniu UIC pod małym obciążeniem.

Słowa kluczowe

EN

freight wagons; rolling contact; UIC link suspension

PL

wagon towarowy; kontakt toczny; zawieszenie typu UIC

• Wydawca: Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Zeszyty Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska
• Rocznik: 2003
• Tom: z. 3/50
• Strony: 5--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Piotrowski J.

• Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej, Zakład Pojazdów Szynowych

Bibliografia

• [1] Kalker, J.J.: Three-Dimensional Elastic Bodies in Rolling Contact. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht/ Boston/ London 1990.
• [2] Piotrowski, J.: Model of the UIC link suspension for freight wagons. Archive of Applied Mechanics. In printing.
• [3] Piotrowski J.: A Mathematical Model of the UIC Link Suspension for Freight Wagons. Warsaw University of Technology, Institute of Vehicles. Internal Report 504Ga/1153/2390, 2002.
• [4] Piotrowski, J.: Eksperymentalna weryfikacja modelu wahadła technicznego jako elementu modelu zawieszenia UIC do wagonow towarowych. (Experimental verification of the model of the technical pendulum as an element of the UIC link suspension). Warsaw University of Technology, Institute of Vehicles. Internal report 504Gb/1153/2390, 2002.
• [5] Shen, Z. Y., Hedrick, J.A, Elkins, J.A.: A comparison of an alternative creep force model for rail vehicle dynamic analysis. Vehicle System Dynamics 12 (1983) p. 70-82.
• [6] True, H.: Private communication, July 2003.