WWW.KNIGA.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Онлайн материалы
 

«ПОВЫШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ ЛОКОМОТИВА СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕМ БУКСОВОЙ СТУПЕНИ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ ...»

На правах рукописи

МИНЖАСАРОВ Марат Хайргельдаевич

ПОВЫШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ КАЧЕСТВ ЛОКОМОТИВА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕМ БУКСОВОЙ СТУПЕНИ

РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ

Специальность 05.22.07 – «Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ОМСК 2017

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ))».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор НИКОЛАЕВ Виктор Александрович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ВОЛКОВ Игорь Васильевич – профессор кафедры «Электрический подвижной состав» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Ростовский государственный университет путей сообщения (РГУПС)»;

кандидат технических наук, доцент АНТИПИН Дмитрий Яковлевич – заведующий кафедрой «Подвижной состав железных дорог» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Брянский государственный технический университет (БГТУ)».



Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС)».

Защита диссертации состоится 19 мая 2017 г.

в 9 часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС (ОмИИТ))» по адресу:

644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ОмГУПСа.

Автореферат разослан 15 марта 2017 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 218.007.01.

Тел./факс: (3812) 31-13-44; e-mail: d218.007.01@mail.ru

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Распоряжением Министерства транспорта Российской Федерации № 1032-р от 11 июня 2014 г. была утверждена «Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года», согласно которой ОАО «РЖД» проводит активную политику обновления парка тягового подвижного состава, в частности электровозов ВЛ10, ВЛ60, ВЛ80, ВЛ85, ЧС2 на электровозы нового поколения 2ЭС6, 2ЭС10, ЭП2К, 2ЭС4К, 2ЭС7, 3ЭС5К и др., обеспечивающие вождение поездов повышенной массы и длины по сравнению с физически и морально устаревшими локомотивами. Основное конструктивное отличие рессорного подвешивания локомотивов новых поколений заключается в наличии многофункциональных винтовых пружин кузовной ступени и в отсутствии в буксовой ступени рессорного подвешивания листовых рессор (в комбинации с пружинами). Недостаточный статический прогиб буксовой ступени обрессоривания новых грузовых электровозов, выполненной в виде винтовых пружин и гидродемпферов, а также несовершенство конструкции маятникового подвешивания тягового электродвигателя электровоза 2ЭС10 при больших значениях массы поезда в условиях климата железных дорог Урала и Сибири являются причинами повышения уровня силового взаимодействия локомотива и пути, что в свою очередь приводит к увеличению вибронагруженности узлов электровоза и к повышенному изнашиванию бандажей колес и рельсов. Так, по электровозам 2ЭС10 приписки ТЧЭ Белово зафиксированы случаи постороннего шума и повышенной вибрации. В подобных случаях выявились несистематизированные изменения поверхности катания бандажа колесных пар. В связи с этим увеличились объемы работ по обточке колесных пар: с января по декабрь 2014 г. произведена 381 обточка, с января по март 2015 – 249, по причине изнашивания поверхности бандажа колесных пар было отставлено 49 локомотивов. Следовательно, проблема улучшения показателей динамических качеств локомотивов является актуальной.

Степень разработанности проблемы. Повышению показателей динамических качеств подвижного состава посвящены работы А. И. Беляева, И. В. Бирюкова, Е. П. Блохина, Ю. П. Бороненко, В. И. Варавы, М. Ф. Вериго, С. В. Вершинского, И. В. Волкова, И. И. Галиева, В. Е. Гозбенко, С. М. Голубятникова, В. Н. Данилова, С. В. Елисеева, Н. Е. Жуковского, А. А. Зарифьяна, И. П. Исаева, А. А. Камаева, В. А. Камаева, В. И. Киселева, А. Я. Когана, В. С. Коссова, С. М. Куценко, В. А. Лазаряна, А. А. Львова, В. Б. Меделя, В. Б. Мещерякова, Г. С. Михальченко, В. А. Нехаева, В. А. Николаева, А. М. Орловой, Н. А. Панькина, М. П. Пахомова, Г. И. Петрова, Н. П. Петрова, Д. Ю. Погорелова, Ю. С. Ромена, А. Н. Савоськина, В. А. Симонова, А. М. Соколова, М. М. Соколова, Т. А. Тибилова, С. П. Тимошенко, В. Ф. Ушкалова, В. П. Феоктистова, А. П. Хоменко, А. А. Хохлова, В. Д. Хусидова, И. И. Челнокова, Ю. М. Черкашина и других авторов. Следует отметить труды таких зарубежных ученых, как В. Гарг, Р. Дуккипати, Г. Марье, А. де Патер, Дж. Калкер, Ф. Картер, Т. Мацудайра, Г. Шеффель, Е. Шперлинг, Х. Хейман.

В настоящее время возможности улучшения показателей динамических качеств подвижного состава, рессорное подвешивание которого основано на применении пружин и демпферов, практически исчерпаны. Решение проблемы может быть найдено на основе создания рессорного подвешивания, принцип действия которого основан на полуактивных и активных средствах виброзащиты, которые нашли достаточно широкое практическое применение в наземной технике. Они представляют собой гидравлические, пневматические, гидропневматические устройства с механическими обратными связями по относительному перемещению основания и защищаемого объекта. Однако на подвижном составе ОАО «РЖД» такие системы применения по ряду причин пока не нашли. Поэтому необходимы теоретические и прикладные исследования для создания эффективных систем виброзащиты подвижного состава, обеспечивающих повышение показателей его динамических качеств, отвечающих современным требованиям.

Цель диссертационной работы – снижение динамической нагруженности локомотива за счет совершенствования рессорного подвешивания компенсирующим устройством и управляемым демпфером роторного типа.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1) провести анализ исследований по совершенствованию динамических свойств локомотивов;

2) сформировать математические модели вертикальных колебаний локомотивов нового поколения ЭП2К и 2ЭС10 и выполнить оценку динамических и тяговых качеств на основе полученных моделей;

3) усовершенствовать рессорное подвешивание локомотивов нового поколения на основе применения компенсирующего устройства и управляемого роторного демпфера и провести сравнительный анализ их динамических качеств;

4) разработать физическую модель локомотива с типовым и рессорным подвешиванием с компенсирующим устройством и оценить достоверность теоретических исследований;

5) определить технико-экономическую эффективность применения предлагаемых технических решений.

Объект исследования – локомотивы.

Предмет исследования – вертикальные колебания локомотивов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) сформированы математические модели вертикальных колебаний локомотивов нового поколения с типовой схемой обрессоривания буксовой ступени, учитывающие несимметричность тележки и релаксацию буксовых гидродемпферов;

2) предложена математическая модель буксовой ступени рессорного подвешивания локомотива с компенсирующим устройством и управляемым роторным демпфером;

3) доказано, что управление степенью демпфирования буксовой ступени позволяет существенно повысить динамические качества локомотива и стабилизировать давление колесной пары на рельс, что улучшит его тяговые свойства, уменьшит воздействие на железнодорожный путь и снизит износ колесных пар.

Практическая ценность диссертации заключается в следующем:

1) сформированные математические модели вертикальных колебаний локомотивов нового поколения позволяют оценить влияние предлагаемых технических решений на показатели динамических и тяговых качеств локомотивов;

2) предложена конструкция рессорного подвешивания на основе компенсирующего устройства и управляемого роторного демпфера, применение которой в буксовой ступени локомотивов позволяет повысить показатели его динамических и тяговых качеств.

Реализация результатов работы. Технические предложения, способствующие совершенствованию рессорного подвешивания электровоза компенсирующими устройствами, установленными на раме тележки, повышению тяговых свойств локомотивов нового поколения (2ЭС6, 2ЭС10 и др.), и снижению изнашивания бандажей и головок рельсов, рекомендуются к использованию при проектировании локомотивов новых серий и модернизации эксплуатируемого тягового подвижного состава (ТПС) (акт об использовании результатов научных исследований и разработок в производстве от 27 сентября 2016 г.).

Полученная физическая модель локомотива используется в качестве лабораторного стенда в учебной лаборатории «Моделирование транспортных систем» ОмГУПСа и применяется при подготовке инженеров по специальности «Подвижной состав железных дорог».

Методы исследования. Теоретические исследования основаны на методах аналитической механики Лагранжа, статистической динамики, теории колебаний и виброзащиты, теории нелинейных дифференциальных уравнений.

Математическое моделирование выполнялось с использованием ПЭВМ с применением программных продуктов Mathcad и Microsoft Excel. Лабораторные исследования проведены на основе теории подобия и размерностей и теории планирования эксперимента. Измерения осуществлялись с применением сертифицированного регистратора ускорений Extech VB300 в лаборатории ОмГУПСа. Обработка экспериментальных данных проводилась на основе методов математической статистики в редакторе электронных таблиц Microsoft Excel.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1) сформированные математические модели вертикальных колебаний локомотивов новых поколений, позволяющие определить показатели динамических и тяговых качеств;

2) предложенная математическая модель буксовой ступени рессорного подвешивания локомотива с компенсирующим устройством и управляемым роторным демпфером (патент №157482) и сравнительный анализ динамических свойств локомотивов с типовым и модернизированным подвешиванием;

3) разработанная на основе теорем теории подобия и размерностей физическая модель локомотива, позволяющая в лабораторных условиях провести сравнительный анализ показателей динамических качеств типового и модернизированного рессорного подвешивания локомотивов.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена результатами экспериментов, проведенных в лаборатории ОмГУПСа, и результатами вибрационных испытаний электровозов 2ЭС10, полученными сотрудниками ОАО «НИКТИ» в локомотивном депо ТЧЭ-14 Белово. Расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований составляет не более 9 %.

Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации работы докладывались и обсуждались на научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте» (Омск, 2013); на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава» (Омск, 2013); на научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте» (Омск, 2014); на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Механики – XXI веку» (Братск, 2014); на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов» (Омск, 2014); на региональной молодежной научно-практической конференции с международным участием «Омский регион – месторождение возможностей!» (Омск, 2014); на научнопрактической конференции молодых ученых и аспирантов «Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте»

(Омск, 2015); на семинаре кафедры «Теоретическая механика» ОмГУПСа (Омск, 2015); на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава» (Омск, 2015); на научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов «Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте»

(Омск, 2016); на всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Механики – XXI веку» (Братск, 2016); на постоянно действующем научно-техническом семинаре ОмГУПСа «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта, объектов промышленной теплоэнергетики, телекоммуникационно-информационных систем, автоматики и телемеханики» (Омск, 2016).

Личный вклад соискателя. Выполнение работ по математическому моделированию и расчету динамических и тяговых качеств, проектированию и созданию физических моделей и выполнение значительной части экспериментальных исследований. Основные научные положения и результаты, изложенные в диссертации, получены автором самостоятельно.

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 15 печатных работ, которые включают в себя 14 статей, в том числе четыре статьи – в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, и один патент РФ на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка из 136 наименований, трех приложений и содержит 166 страниц основного текста, 76 рисунков, 23 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается состояние проблемы, обосновывается ее актуальность, формулируются задачи исследования и намечаются пути их решения.

В первом разделе проведен анализ теоретических и экспериментальных исследований вертикальных колебаний железнодорожных экипажей и технических решений, применяемых в конструкции механической части подвижного состава. Проведенный анализ показал, что применение в конструкции нового тягового подвижного состава пассивных способов виброзащиты (цилиндрические пружины, работающие параллельно с гидравлическими демпферами), принцип действия которых за последние десятилетия фактически не изменился, требует разработки новых методов и средств виброзащиты. По итогам проведенного анализа конструкции экипажной части локомотивов новых поколений, известных литературных источников и результатов натурных испытаний установлено, что повышение осевой нагрузки и увеличение жесткости рессорного подвешивания приводят к повышению вибраций подрессоренных масс локомотива и амплитуды колебания силы давления колесной пары на рельс, что вызывает увеличение вероятности срыва колесной пары на боксование, снижает тяговые свойства локомотива и увеличивает износ бандажей колес и рельсов.

Во втором разделе приведены результаты исследования динамических и тяговых качеств локомотивов нового поколения: пассажирского электровоза ЭП2К и магистрального электровоза 2ЭС10.

Для исследования вертикальных колебаний приняты плоские расчетные схемы, приведенные на рис. 1, 2. На основе методов аналитической механики Лагранжа сформированы математические модели вертикальных колебаний пассажирских электровозов с осевой формулой 30 – 30, главными особенностями которой являются несимметричность трехосной тележки и релаксация буксовых гидродемпферов, и магистральных электровозов с осевой формулой 20 – 20.

Рис. 1. Плоская расчетная схема пассажирского электровоза ЭП2К

–  –  –

где M, B, C – матрицы инерционных, диссипативных и жесткостных коэффициентов экипажей; M *, B*, C* – матрицы инерционных, диссипативных и жесткостных коэффициентов пути.

На основе сформированных математических моделей вертикальных колебаний локомотивов нового поколения ЭП2К и 2ЭС10 «Гранит» выполнена оценка динамических и тяговых качеств локомотивов. Показатели вертикальной динамики, полученные на основе математического моделирования, отличаются от экспериментальных, полученных сотрудниками ОАО «НИКТИ», не более чем на 9 %, что подтверждает адекватность полученных моделей.

В третьем разделе доказана возможность повышения показателей динамических качеств локомотива за счет модернизации его рессорного подвешивания компенсирующим устройством и управляемым роторным демпфером при случайном возмущении. Расчетная схема модернизированного локомотива представлена на рис. 3.

Суть модернизации заключается в следующем:

Рис. 3. Плоская расчетная схема модернизированного локомотива

1) параллельно основным упругим элементам (винтовым цилиндрическим рессорам) в конструкцию буксовой ступени введено компенсирующее устройство;

2) вместо гидродемпфера телескопического типа установлен управляемый роторный демпфер, коэффициент вязкого трения которого является функцией тока в обмотке демпфера.

Для составления математической модели магистральных локомотивов с модернизированным рессорным подвешиванием использован энергетический метод Лагранжа.

Математическая модель вертикальных колебаний модернизированного локомотива 2ЭС10 имеет вид:

mк zк 2к zк к ( zт1 zт 2 ) 2ск zк ск ( zт 1 zт 2 ) 0;

J к к 2 L к к к L( zт1 zт 2 ) 2L ск к ск L( zт 1 zт 2 ) 0;

–  –  –

F ( zк.п 4 zт 2 l т 2 ) mп 4 п 4 сп 4.

В качестве компенсирующего устройства в типовое рессорное подвешивание буксовой ступени обрессоривания локомотива вводится дополнительный упругий элемент с максимальным запасом потенциальной энергии в положении статического равновесия системы обрессоривания и компенсирующий динамическую реакцию основных пружин. В результате в буксовой ступени подвешивания формируется суммарная нелинейная силовая характеристика, которую можно аппроксимировать кубической параболой (рис. 4).

Дифференциальные уравнения являются нелинейными. Нелинейность в данном случае обусловлена силой, формируемой компенсирующим устройством. Так как внешние возмущения носят случайный характер, то для линеаризации данных уравнений использован метод статистической линеаризации.

Рис. 4. Силовые характеристики Таким образом, согласно терподвешивания минологии Т. А. Тибилова компенсирующее устройство в данном случае является регулятором (актуатором), эффективно поглощающим возмущения. При этом отсутствует необходимость наличия датчиков, усилителей и исполнительных электрогидравлических устройств. В данном случае система управления колебаниями, состоящая из дополнительного упругого элемента и контактных звеньев, вписывается в заданные прочностные и габаритные ограничения и технология ее изготовления не представляет особых трудностей.

Результаты математического моделирования, представленные на рис. 5, 6, подтверждают преимущества рессорного подвешивания с компенсирующим устройством по сравнению с типовым с точки зрения повышения показателей динамических свойств. Установлено, что при скорости от 40 до 100 км/ч виброускорения кузова снижаются в 2 раза, тележки – в 1,8 раза.

Рис. 5. Максимальные ускорения Рис. 6. Максимальные ускорения кузова тележки Совершенствование демпфирования буксовой ступени заключается в применении системы активного демпфирования, исполнительным механизмом которой является магнитореологический демпфер роторного типа со свободным ходом, взамен пассивного гидродемпфера телескопического типа, который характеризуется низкой надежностью в эксплуатации и неудовлетворительными динамическими качествами в зарезонансных частотах. Из теории виброзащиты известно, что оптимальной является кривая амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) подрессоренной массы, которая получена за счет управляемого коэффициента вязкого трения, имеющего повышенное значение в зоне резонанса и минимальное – в зарезонансной зоне.

На основе анализа математической модели вертикальных колебаний электровоза 2ЭС10 построены графики АЧХ кузова и тележки (рис. 7, 8) при трех значениях коэффициента вязкого трения: типовом – равном коэффициенту вязкого трения типового рессорного подвешивания электровоза 2ЭС10, повышенном и пониженном.

Рис. 7. АЧХ кузова с различными Рис. 8. АЧХ тележки с различными значениями коэффициента вязкого значениями коэффициента вязкого трения трения Из графиков АЧХ следует, что повышенный коэффициент вязкого трения буксовой ступени в зоне резонанса как кузова, так и тележки является оптимальным, и это продолжается до пересечения с АЧХ при типовом коэффициенте вязкого трения, точка пересечения кривых соответствует частоте 10 Гц.

Снижение уровня демпфирования до типового является наиболее оптимальным при частотах 10 – 31 Гц. В зарезонансных частотах целесообразно создавать минимально возможное значение коэффициента вязкого трения или отключение демпфирования.

Решение поставленной задачи представлено в конструкции магнитореологического демпфера ротационного типа (рис. 9). В резонансной зоне при больших значениях амплитуды прогибов рессорного подвешивания, превышающих величину выбранного зазора с учетом деформации упругого амортизаРис. 9. Схема магнитореологического тора 9, стержень 7 посредством демпфера ротационного типа: 1 – корпус, валика 5 приводит во вращение 2 – рама тележки; 3 – ось ротора;

кривошип 4 оси ротора 3, что 4 – кривошип; 5 – валик; 6 – стержень;

7 – прорезь; 8 – букса вызывает рассеивание энергии колебаний. В зарезонансной зоне при малых значениях амплитуды прогибов, не превышающих величины зазора в прорези 6, колебания буксы 8 на кривошип 4 не передаются, т. е. демпфер будет отключен, что и обеспечивает выполнение поставленной задачи.

Анализ исследований по тематике диссертации выявил, что сочетание работы активных Рис. 10. Структурная схема управляемого демпферов с ПИД-регуляторами демпфирования буксовой ступени позволяет достичь наиболее оптимальных законов демпфирования колебательной системы. В связи с этим была разработана система активного демпфирования буксовой ступени обрессоривания локомотива с использованием ПИД-регулирования, схема которой представлена на рис. 10. На рис. 10 обозначено: 1, 2 – датчики вертикальных перемещений тележки и колесной пары; 3, 7 – элементы сравнения; 4, 5, 6 – пропорциональный, дифференциальный и интегральный каналы; 8 – усилитель;

9 – катушка демпфера.

Математическая модель электровоза с управляемой системой демпфирования в этом случае будет иметь вид:

mк zк к ( zк zт ) ск ( zк zт ) 0;

mт zт к ( zт zк ) б ( zт zк.п ) ск ( zт zк ) сб ( zт zк.п ) 0;

( m m ) z ( z z ) z с ( z z ) с z m с ;

к.п п к.п б к.п т п к.п б к.п т п к.п п п п

–  –  –

Ts 2 Z s 2 Z s 2 ks 2 zк.п ;

U z Z s1 Z s 2, где 1 – коэффициент вязкого трения магнитореологической жидкости; 2 – коэффициент вязкого трения, обусловленный магнитореологическим эффектом;

Tc, Ts1, Ts2 – постоянные времени; kc, ks1, ks2 – коэффициенты усиления; Ec – напряжение на выходе усилителя; L – коэффициент самоиндукции катушки; R – активное сопротивление катушки; I – ток в катушке; Zs1 – измеренное значение перемещения тележки; Zs2 – измеренное значение перемещения колесной пары;

Uz – заданное (желаемое) значение перемещения тележки.

При различных значениях коэффициента вязкого трения среднеквадратические отклонения ускорений кузова и тележки пропорциональны площади, расположенной под соответствующими кривыми АЧХ (рис. 11,12).

–  –  –

ности ускорений кузова и тележки при различных значениях коэффициента вязкого трения.

Результаты сравнительного анализа показателей динамических качеств вертикальных колебаний локомотива с типовым и управляемым демпфированием представлены на рис. 13, 14.

Рис. 13. Максимальные ускорения Рис. 14. Максимальные ускорения кузова тележки Управление степенью демпфирования позволяет получить наиболее оптимальные рабочие характеристики системы виброзащиты. При скорости 80 км/ч максимальное значение ускорений кузова уменьшается на 30 %, а тележки на 20 %.

В четвертом разделе представлено физическое моделирование локомотива с типовым и рессорным подвешиванием с компенсирующим устройством и определена технико-экономическая эффективность.

Физическое моделирование основано на трех теоремах подобия, которые позволяют определить критерии подобия натурного образца и модели. В результате созданы две физические модели, одна из которых – аналог механической части локомотива 2ЭС10, другая – с компенсирующим устройством в буксовой ступени подвешивания. Значения виброускорений определялись калиброванным регистратором ускорения Extech VB300. На рис. 15, 16 представлены максимальные виброускорения узлов физических моделей с типовым подвешиванием и с компенсирующим устройством.

Рис. 15. Максимальные ускорения Рис. 16. Максимальные ускорения кузова тележки В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что введение компенсирующего устройства в схему обрессоривания снижает максимальные виброускорения кузова и тележки на всем диапазоне эксплуатационных скоростей. Наибольший эффект внедрения компенсирующего устройства наблюдается на скорости 100 км/ч – ускорения кузова снижаются в 2 раза, тележки – в 1,6 раза. На остальных скоростях движения максимальные ускорения тележки снижаются в 1,4 – 1,5 раза по сравнению с типовой схемой обрессоривания, что способствует снижению разброса амплитуды колебаний силы давления колеса на рельс.

Проект внедрения модернизированного рессорного подвешивания является экономически эффективным: чистый дисконтированный доход за срок службы должен составить 783 тыс. р., срок окупаемости – 3,5 года.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате проведенного анализа экипажной части локомотивов новых поколений установлено, что увеличение жесткости рессорного подвешивания буксовой ступени приводит к повышенным вибрациям кузова и тележек локомотива, увеличению разброса значений динамической добавки давления колесной пары на рельс, что приводит к увеличению вероятности срыва колесной пары на боксование и является причиной интенсивного износа колесных пар и рельсов.

2. Сформированы математические модели вертикальных колебаний локомотивов нового поколения ЭП2К и 2ЭС10 и на их основе выполнены оценки динамических качеств локомотивов. Показатели вертикальной динамики, полученные на основе математического моделирования отличаются от экспериментальных, полученных сотрудниками ОАО «НИКТИ» не более чем на 9 %, что подтверждает адекватность полученных моделей.

3. В результате сравнительного анализа динамических качеств локомотива с двумя видами рессорного подвешивания буксовой ступени (типовым и модернизированным) установлено, что при скорости от 40 до 100 км/ч ускорения кузова снижаются в два раза и тележки в – 1,8 раза у локомотива с компенсирующим устройством по сравнению с аналогичными показателями локомотива с типовой схемой обрессоривания.

4. Результаты расчетов показывают, что при скорости 80 км/ч применение управляемого демпфирования позволяет уменьшить максимальные значения ускорений кузова на 30 %, а тележки – на 20 % по сравнению с аналогичными показателями локомотива с типовым демпфированием. Максимальное значение разброса динамической добавки давления колеса на рельс уменьшается на 20 %, что способствует улучшению его тяговых свойств, уменьшению воздействия на путь и снижению износа колесных пар и рельсов.

5. В результате проведенных экспериментальных исследований динамических свойств разработанных физических моделей локомотива с типовым и модернизированным рессорными подвешиваниями установлено, что наибольший эффект внедрения компенсирующего устройства наблюдается на скорости 100 км/ч – ускорения кузова снижаются в 2 раза, тележки – в 1,6 раза по сравнению с типовой схемой обрессоривания.

6. Определена технико-экономическая эффективность модернизированного рессорного подвешивания. Проект модернизации рессорного подвешивания является экономический эффективным: чистый дисконтированный доход за срок службы локомотива составит 783 тыс. рублей на один локомотив, срок окупаемости 3,5 года.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. М и н ж а с а р о в М. Х. Краткий анализ особенностей железнодорожных экипажей с нелинейными упругими элементами / М. Х. М и н ж а с а р о в // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск. 2014. № 1 (17).

С. 99 – 109.

2. Методика исследования импульсного возмущения на железнодорожный экипаж от стыков рельсов / В. А. Н е х а е в, М. Х. М и н ж а с а р о в и др.// Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск. 2015. № 2 (22).

С. 23 – 33.

3. Н е х а е в В. А. Математическое моделирование вертикальной динамики электровозов нового поколения / В. А. Н е х а е в, В. А. Н и к о л а е в, М. Х. М и н ж а с а р о в // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2015. № 3 (23). С. 31 – 38.

4. Н е х а е в В. А. Совершенствование динамических и тяговых свойств электровозов нового поколения нелинейным рессорным подвешиванием / В. А. Н е х а е в, В. А. Н и к о л а е в, М. Х. М и н ж а с а р о в // Транспорт Урала / Уральский гос. ун-т путей сообщения. Екатеринбург. 2015. № 3 (46). С. 60 – 66.

5. М и н ж а с а р о в М. Х. Сравнительный анализ характеристик рессорного подвешивания электровозов старого и нового поколений / М. Х. М и н ж а с а р о в // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте: Материалы науч.-практ. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2013. С. 96 – 104.

6. М и н ж а с а р о в М. Х. Теоретический анализ упруго-диссипативных связей экипажей скоростного движения в условиях Сибири по критериям виброзащиты и надежности / М. Х. М и н ж а с а р о в // Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава: Материалы всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2013. С. 39 – 43.

7. М и н ж а с а р о в М. Х. К вопросу о формировании математической модели динамики необрессоренных масс электровозов новых поколений / М. Х. М и н ж а с а р о в // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте: Материалы науч.-практ. конф. / Омский гос.

ун-т путей сообщения. Омск, 2014. С. 126 – 134.

8. М и н ж а с а р о в М. Х. Передаточные функции электровозов нового поколения / М. Х. М и н ж а с а р о в // Механики – XXI веку: Сб. докл. XIII всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием / Братский гос. ун-т. Братск, 2014.

С. 48 – 53.

9. М и н ж а с а р о в М. Х. Анализ перспективных направлений виброгашения колебаний локомотивов / М. Х. М и н ж а с а р о в // Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов:

Материалы всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2014. С. 67 – 73.

10. М и н ж а с а р о в М. Х. Повышение динамических свойств железнодорожного экипажа на основе применения магнитореологического демпфера ротационного типа / М. Х. М и н ж а с а р о в // Омский регион – месторождение возможностей!: Материалы регион. науч.-практ. конф. с междунар. участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2015. С. 166 – 169.

11. М и н ж а с а р о в М. Х. Математическое моделирование вертикальной динамики магистральных электровозов нового поколения / М. Х. М и н ж а с а р о в // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте: Материалы науч.-практ. конф. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2015. С. 154 – 161.

12. Сравнительный анализ динамики локомотивов методами физического моделирования / В. А. Н е х а е в, М. Х. М и н ж а с а р о в и др.// Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава: Материалы всерос. науч.-техн. конф. с междунар.

участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2015. С. 28 – 34.

13. Н е х а е в В. А. Повышение динамических качеств электровозов управляемым демпфированием / В. А. Н е х а е в, В. А. Н и к о л а е в, М. Х. М и н ж а с а р о в // Инновационные проекты и технологии в образовании, промышленности и на транспорте: Материалы науч.-практ. конф. / Омский гос.

ун-т путей сообщения. Омск, 2016. С. 144 – 151.

14. Н е х а е в В. А. Совершенствование динамических качеств локомотивов активным демпфированием / В. А. Н е х а е в, В. А. Н и к о л а е в, М. Х. М и н ж а с а р о в // Механики – XXI веку: Сб. докл. XV всерос. науч.-техн.

конф. с междунар. участием / Братский гос. ун-т. Братск, 2016. С. 317 – 323.

15. Пат. РФ на полезную модель № 157482, МПК F16F9/00; F16F9/32.

Магнитореологический демпфер ротационного типа / В. А. Н е х а е в, В. А. Н и к о л а е в, М. Х. М и н ж а с а р о в (Россия). – № 2015100593/05; Заявлено 12.01.2015; Опубл. 10.12.2015. Бюл. № 34.

Автор выражает благодарность доктору технических наук, профессору кафедры «Теоретическая механика» Омского государственного университета путей сообщения Нехаеву Виктору Алексеевичу за консультации при написании диссертационной работы.

__________________________________________________

Типография ОмГУПСа. 2017. Тираж 100 экз. Заказ.

Похожие работы:

«Приказ Министра внутренних дел Республики Казахстан от 25 марта 2004 года № 187 Об утверждении Инструкции о работе органов внутренних дел по лицензированию юридических и физических лиц, претендующих на осуществление охранной деятельности, монтажа, наладки, те...»

«Вы можете прочитать рекомендации в руководстве пользователя, техническом руководстве или руководстве по установке SAMSUNG VP-HMC20C. Вы найдете ответы на вопросы о SAMSUNG VP-HMC20C в руководстве (характеристики, техника безопасности, размеры, принадлежности и т.д.). Подробные указани...»

«ГБПОУ КСУ №10 МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА УРОКА ОБОБЩЕНИЯ И СИСТЕМАТИЗАЦИИ ЗНАНИЙ Тема урока "Заправочные супы" МДК.03.01. Технология приготовления сложной горячей кулинарной продукции Специальная дисциплина "Техническое оснащение" Разработчики: преподаватель спец. дисциплин Поливанова В.М. преподаватель спец. дисциплин Шлыкова Е.Д. Москва МД...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Департамент научно-технологической политики и образования Кубанская государственная зональная машиноиспытательная станция Протокол и...»

«МСЦ Модуль сопряжения индивидуального видеодомофона с многоквартирным цифровым домофоном. Предисловие Благодарим вас за выбор наших модулей сопряжения. В этом руководстве содержатся все необходимые процедуры эксплуатации, информация...»

«МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОТИВОПОЖАРНАЯ СЛУЖБА НОРМЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНИКА ПОЖАРНАЯ. ДЫХАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ СО СЖАТЫМ ВОЗДУХОМ ДЛЯ ПОЖАРНЫХ. ОБЩ...»

«Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт" Украинская академия наук Д. В. Зеркалов ОБЩЕСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ Монография Электронное издание комбини...»

«179 ГОРОДСКАЯ СРЕДА УДК 316.7:008 ББК 71 В.Г. Туркина ГОРОД В ПОСТНЕКЛАССИЧЕСКОЙ ПАРАДИГМЕ Осмысление города лишь как конкретного исторического и социокультурного феномена выглядит недостаточным. Необходимо рассмотрение его как универсальной социально-пространств...»








 
2017 www.kniga.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.