автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Динамические свойства локомотива с безрамной двухосной тележкой

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО К СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ЛУГАНСКИЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

ДИНАМИЧЕСКИЕ КАЧЕСТВА ЛОКОМОТИВА

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Вя ППЯПЯК ПУНППН^Й

БУСАРОВ ВИКТОР ГЕОРГИЕВИЧ

С БЕЗРАМНОЙ ДВУХОСНОЙ ТЕЛЕЖКОЙ

Луганск - 1992

Работа выполнена в Московском ордена Ленина и ордена ■»'рудового Красного Знамени институте инженеров железнодорожного транспорта им. Ф.Э.Дзержинского.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Иван Вячеславович Бирюков;

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Александр Леонидович Голубенке; кандидат технических наук, доцент Александр Дмитриевич Пузанков Ведущая организация - Главное управление локомотивного

хозяйства МПС. Защита диссертации состоится 1992 г .

час,.на заседании Специал зированного Совета К.06В.44,01 при Луганском машиностроительном институте по адресу. 348034, г.Луганск, кв.Молодежный, Д.20-А, конференц-зал библиотеки института, ■ *

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Автореферат разослан " ((2-.* . 1992 г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять по адресу Совета Института: 348034, г.Луганск, кв.Молодежный, д.20-А, ЛМСИ, Специализированный ученый Совет.

Ученый секретарь/ о совета К.068.44.01

доцент, к. т.н./ С .А. Жданов

• ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТН

Актуальность работа■ В отечественном и мировом локомотивостроэ!!ии наблюдаются основные тенденции, имеющие

следствием увеличение единичйой мощности тягового двигателя:

- рост величины силы тяги, совместно с увеличением статической нагрузки о? оса на рельсы;

- повышение скорости движения локомотива.

В этих условиях важное значение имеет совераенствование механической Части локомотива и, в частности, конструкции тележки и тягового привода, являющихся до сих пор наиболее подверженными неисправностям узлами отечественних локомотивов.

Помимо совершенствования работы традиционных типов экипажей а мировой практике наблюдается тендепция к разработке принципиально новик схемных решений механической части тягового подвижного состава (ТИС).

Анализ устройства основных узлов механической части локомотива и их нагрузок приводит к выводу о том, что и те я другие можно разбить на две группы (рис.1):

- основные узлы, обеспечивающие выполнение определенных функций, заложенных в принцип действия локомотива и узлы, работа которых носит обеспечивающий вспомогательный характер;

- нагрузки функциональные, проистекающие из принципа действия локомотива и побочные, паразитчые, не проистекающие из принципа его функционирования, а вызванные особенностями схемных или конструктивных решений.

К основным узлам локомотива г.;СтНС отнести узлы, реализующие функции движущейся опоры, направления и приведения в движение транспортного средства.

Направления

движения (сыин.сопро-

ТИВШШН)

№. ОРИЕНТАЦИЯ ссш. ПЕРПЕШШЛЭД

;-;о осе-; пути

ии:

гут~т—дг---1-1

ДВИЖЕНИЕ

изменения] скорости.

тяговый ДООРШНОЯ

момент

[Колесная пара |

Ь ПРОЦЕНТАХ

Рис.2

ш-т. пара ;

^-эл.лвигатель;

'^-редуктор;

^-ресс0рн.п01ь-ке

^-тормози, сист.; ЧГ-РАМА7ЕЛЕШ1;

ПРОЧИЕ ЛЕТАЛИ

К основные (функцкоиальнюО загрузкам относятся:

- сила тявестМ экипана (при использовании колоса о качестве дпияитеяя);

- сита тяги и торможения;

- неправлявщиа силы, -

При этом идеально!) будет »акая структурная схема, которой соответствует конструкция, ограниченная основными узлами, а их нагрузки - фукхцгюнальнюш.

В этом скисла в традицкомныя технических репоккях можно обнаруикть ряд кесовериекста. Тек, например, элекеиты тяговой передачи когуг воспринимать часть вертикальной нагрузки от веса надроссорного строения, а торкозные устройства блокировать буксовые вертикальные упругие связи.

Но наиболее неблагоприятним по своим последствиям является нагруиепио силами веса кузова рамы тележки, функциональное назначение которой - обеспечение возможности поворота колесной пары относительно кузова в кривой, т.е. выполнение функции направления двняения. Действие этого вида иагружеикя усугубляется тем, что по нере роста скоростей намечается.тенденция к увеличение базы телея-ки, а, следовательно, росту плеча прилг-чения сия веса кузова и вызываемых ими моментов.

Моменты этих сил не только не способствуют выполнения основной - направляющей функции тележки, но к служат причиной ряда негативных последствий:

- существенного увеличения массы раны тележки и ее момента инерции относительно прптинпльнсй сс::,':то в свою ичередь ведет к:

- снижению динамической устойчивости тележки;

- воз] «станию поперечных сил воздейгтвия на путь.

Из-за пространственного лагружекня резко усложняется сварная конструкция рамп телеаки, являющейся одним из часто повреждаемых узлов механической части ТИС.

Полезная нагрузка от овсе кузова на колесную пару, разумеется, должна Сыть передана, но предпочтительней это было бы сделать не через раму телеаки (последовательно), а параллельно с нагрузкой от веса устройств, обычно »оптируемте на тележке.'

Предпочтительной также не последовательная (через раму тележки), а параллельная связь колесной пары в поперечном направлении с кузовом и устройствами, опирающимися на телекку. В этом случае функции связи можно поручить простейшим однофункциональныи эле-мгитом с преимущественно одноосным нагруиением, что резко упростила бы нх конструкцию, повысило надежность и, как следствие, ойлг!Гчк^о эксплуатации и ремонт. Силовые потоки при этом распределялась бы по основным узлам, реализующим функции движущейся опоры, направления и приведения в движение посредством отдельных эленеитоа связи, о которых сказано выше.

Пдль паботн. Из приведенных соображений вытекает задача, поставленная о настоящей диссертации:

- разработке принципиальной схемы тележки, исключающей иагружониг ее рамы силами веса кузова;

- оценка с позиций общепринятых показателей динамических качеств (ЛДК) свойств такой тележки в сравнении с традиционными для отечественного локомотввостроения гниениями.

Путями достижения поставленной цел» исследования явились:

- разработка мохано-латенагической модели вертикальных и боковых колебаний безрамной тележки и проведение количественного и

'качественного анализов работоспособности основных элементов;

- создание двух отдельно функционирующих программ для расчета вертикальных я боковых колебаний динамической система;

- проведение по разработанной методике исследования вертикальных и боковых колебаний с различными вариантами связей в рессорном подвешивании кузова и тележки.

В последние годы выполнены, преимущественно за рубежом, некоторые расчетные, конструкторские и исследовательские работа в этом направлении, однако, целостного исследования, позволяющего системно оценить свойства такой конструкции, до сих пор ие проводилось.

Особенность» этой задачи является ее комплексность, требующая использования уяе имеющегося опыта в области:

- разработки принципиальных и кинематическая схем тэлейкя;

- создания мехапо-математичесиих моделей динамической системы, позволяющей исследовать к вертикальнее и бокозые колебания;

- задания параметров возмущения, отраяакдих реалы.ыэ условия движения экипажа;

- разработки программных комплексов, позволяющая рассчктивптъ динамические нагрузки;

- совершенствования конструктивных ревений и создания принципиально новых конструкций.

Нетоликя исследовании. Оценка колебательных свойств предложенного экипажа в вертикальной плоскости выполнена на базе амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и функций спектральных плотностей (ФСП) выходных координат. Вычисление частотная характеристик выполнено по матричному алгоритму в виде рсиения системы матричных уравнений по методу Гаусса.

Исследование боковых колебаний выполнены на основе модолирования случайных колебаний во временной области с использованием аппарата спектрального анализа.

Идурная новизна диссертации заключается в том, что:

- на ссноае структурного акалкза устройства основных узлов механической части локомотива, выполняемых ими функций и их нагрузок обоснована необходимость разработки принципиальной схемы тояеккн, ксккпча»а;а6 цагруаецие ее ража силами веса кузове;

- впервые сроведако вокплаксиоа мссдадоваике дккашческмя качеств теяегшз пркацвлмвльао нового класса - базрокцой, явяйвчямся од»ш из персяек7кв1:ия иьправлоиЕй сооорзоистиосанад ходовых частей ТИС;

- рЕэработала принципиальная схема »елеюга иоаого класса и мак&но-матанатнческие кодслн диквкяческой систеим "кузоэ-Оззрамаая т&векиа - путь" для иссяодозаиия колебаний в вертя» ал.ио& и горизонтальной плоскостях;

- вибраш рациональные параметры упругих эломаитов дяиаакчэской скствкм, обеспечивающие удовлетворнти.пыш& уровень покмателеА динамически* качеств телевки и локомотива.

Практическая ценность работы определяется тем, что:

- разработана из предложена конкретная конструкция телслки ТПС принципиально нового класса, имеющая параллельное рессорное подве-шкваккс кузоза и блока тяговых двигателей (БТД), приоритетность которой подтверидена авторскими скидетельствами NN 11670В9

и 1232543;

- разработана методика, позволяющая комплексно исследовать и оценивать динамические свойства тягового привода и показатели динамических качеств локомотива с безрамной двухосной тележкой;

- достигнуто снижение, по предварительной оценке, металлоемкости конструкции двух :ной тележки (рис.2) до 19,9 т. Уменьшен, как следствие, удельный расход металла на единицу мощности часового режима электровоза, который составил 24,1 кг/кВт.

реализация в промышленности. На основании разработанных и предложенных конструкций безрамных двухосных тележек (а.с. НН 1167089 и 1232543) проводится ик детальная проработка с целью создания альбома чертежей для использован я в конструкторской практике.

Апробация р^бо'ы. Результаты работы и отдельные ее положения докладывались на:

- Всесоюзной научно-технической конференции "Создание и .ехническое обслуиивание локомотивов большой мощности" в г.Ворошиловграде (21-23 мая 1985 г.);

- семинаре кафедры "Электрическая тяга" МИИТа в 1986,1992г.г.;

- заседании кафедры "Транспортные средства" Будапештского технического университета в 1989 г.;

- заседаниях кафедры "Электрическая тяга" КИИТа и кафедры "Локомотивостроение" ЛИСП в 1992 г.

Публикации. По содержанию диссертации опубликовано десять работ, получено четыре авторских свидетельства и одно положительное решение на изобретение. Результаты и вывода диссертационной работы были использованы при выполнении исследований в трех научно-исследовательских работах.

Объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка .литературы из 116 наименований и двух приложений; содержит 124 страницы, 4 таблицы и 37 рисунков.

СОДЕРЖАГ 'Е ДИССЕРТАЦИИ.

Введение содержит выбор путей концептуального совершенство-га;;;:/'; иоханичбсксй части ТПС на основе анализа устройств основных узлов механической части локомотивов и их нагрузок, а также измс-

неине путей силовых потоков от основных функциональных нагрузок при наличии традиционной рамы тележки и без нее. Формулируется задача исследования, вытекахщая из этого анализа.

Первая глава посвкцается обзору выполненных научных работ в области исследования динамических свойств экипажей и создания безрамных конструкций тележек, как у нас в стране, так н за рубежом. Ставится общая задача исследования.

Отмечается вклад в разработку-методов исследования колебаний подвижного состава, путей улучшения его динамических качеств и проблем взаимодействия экипажа с рельсовым путем ряда отечественных н зарубежных ученых.

За основу при проведении исследований в настоящей работе,учитывая их универсальность, приняты методики для исследования динамических свойств тягового привода, тележки и локомотива, разработанные проф. Бирюковым И.Б., Савоськииык Л.Н. и Хусидовым В.Д.

в основу уравнений связи колеса и рельса при исследовании боковых колебаний, положена гипотеза Калкера. Учитывалась нелинейность типа "зоны нечувствительности", отображающая поперечный зазор между гребнем бандажа и головкой рельса.

Значительная часть работ по горизонтальным колебаниям выполнена в предположении наличия детерминированных возмущений. В действительности, эти возмущения носят случайный характер. Поэтому для обеспечения соответствия расчетных и экспериментальных данных, автором использован метод скользящего суммирования для машинного моделирования случайных возмущений на ЦВМ.

Решение перечисл иных выше задач в соответствии с принятыми методиками исследования вертикальных и боковых колебаний безрамной 'тележки позволило комплексно оценить динамические свойства предлагаемой концепции тележки. ,

Во второй главе на основе предложенной принципиальной схемы безрамной двухосной тележки локомотива с параллельным рессорным подвешиванием (рис.3) разрабатывается нехано-математическая модель, отражающая основные функциональные связи динамической системы "кузов-безрамная тележка-путь".

В предлагаемой конструкции опираиие подрессоренной массы БТД осуществлено в одной точке, расположенной в вертикальной плоскости оси симметрии тележки. Необходимую устойчивость МБ в вертикальное плоскости против колебаний галопирования обеспечивает торсионный стабилизатор ABCDEF, а система торсионов с зубчатым секторным Зацеплением IKMHOPRS обеспечивает связь кузова с колесной парой а поперечной плоскости.

Известно, что величина динамического момента в приводе III класса с жесткими связями определяется как:

где: - момент инерции якоря ТД относи~чльно оси врацеиия

Уур - угловое ускорение при повороте тележки вокруг оси у;

yU - передаточное отношение.

Динамически менее нагруженной окажется передача, в которой отсутствует непосредственная связь между вертикальным перемещением колесной пары и поворотом блока тяговых двигателей по угловой Координате Уу . Достижение этого эффекта обеспечивается предложенным торсиошшн стабилизатором колебаний галопирования AUCDEF.

При исследовании вертикальных колебании использовалась континуальная модель пути в ниле балки бпскг>»'*ч«ой длины, лежащей на упруго-вязком вннклеровском основаичи.

В качестве возмущающего воздействия со стороны пути использовались функции спектральной плотности (ФСП) эквивалентной геометрической неровности, полученные по данный МИИТа н ВИИТИ-лтз

В соответствии с данной кинематической схемой и общепринятыми допущениями была составлена система уравнений вертикальных колебаний исследуемой динамической системы с восемнадцатью степенями свободы.

Для нахождения комплексных амплитуд выходных '.оордннат использовался матричный алгоритм, реализованный в программе для ЭВМ типа ЕС по методике Г.П.Вурчака.

Оценка динамических качеств тягового привода и ПДК локоиотива за исключением коэффициента плавности хода С, выполнена по среднем значениям абсолютных максимумов 55 (г) с использованием приближенного выражения плотности распределения абсолютных максимумов стационарного гауссовского процесса и упрощений, предложенных Б.В.Болотнным:

где: Ге(г) - эффективная частота процесса в(Ь).

^(Р ~ нормированное значение ФСП процесса; - стандарт процесса;

Ь - длина реализации, I « Зй с,

Динамическое состояние исследуемой системы оценивалось следующими динамическими показателями:

- динамическим моментом на валу "ГД Н'Ч);

- радиальной расцентровкой муфты пятовой передачи Н (АМ} ;

- динамическим моментом в торсионном стабилизаторе Й(МС1ру) ;

- коэффициентами динамики в центральном Н (Кдк) и подвешивании БТД Н(КдтД);

- суммарными ускорениями БТД Н(££д) и обмоток якорей Й(ЕН»);

- суммарным вертикальным ускорением кузова в кабине машиниста

н (2 2 :

- величиной коэффициента плавности хода Вперлинга С в кабине машиниста, определяемого по методике РФ ВНИИВ.

В третьей главе для исследования боковых колебаний данной динамической системы была разработана механо-математическая модель, отражающая все основные функциональные связи системы, присущие этому виду колебаний.

В соответствии с принятыми допущениями и на основании разработанной модели была выведена система дифференциальных уравнений бокових колебаний исследуемой динамической системы с одиннадцатью степенями свободы, которая позволяет учитывать:

- колебания относа кузова, БГ1 и колесных пар;

- колебания виляния кузова, БТД и колесных пар;

- колебания боковой качки кузова и БТД.

При составлении уравнений боковых колебаний в каждой контактной зоне учитывались силы псевдосколыкения от поперечной и продольной составляющих сил крипа и наличие зазора между колесом и рельсом.

На первом этапе рассматривались особенности движения колесной пары по идеальному пути без неровностей. Однако, изьилистое движение реальных локомотивов является возмущённым вследствие искривления рельсов в плане. В простейшем случае это явление описывают одинаковыми неровностями рельсовых нитей или задают искривление оси нуги в плане. Учет этих возмущений г^ и горизонтальных прогибов рольсов ур!, выполняют, вводя в выражение

гравитационной силы П-((>/$) , а также в выражение для сил крипа внесто аргумента ' , разности < У ~ ^ г1 — У Р1 ' •

Для решения уравнений боковых колебаний в диссертации был использован метод численного ни' эгрирования без понижения порядна уравнений, предложенный □ ШШГе проф. Хусидовыи В.Д.

Моделирование горизонтальных случайных неровностей рельсового пути осуществлялось с использованием аппарата дискретного генерирования случайных процессов по методу скользящего суммирования согласно выранэнню:

N

ЯМ =2 Ck-JCîi-K] ,

К*1

где: ~ гауссовскио случайные величины;

Ск - весовые коэффициенты.

Весовые коэффициенты вычислялись по формуле: 3TAt

&Т, р 2иг il Ск - —j -jg 'G(f)j • C0S<K .ût-25r pdf, (l>

0

где: ùt - ваг дискретизаций;

- ФСП горизонтальных неровностей рельсового пути. ФСП в (1) была получена а результате аппроксимации экспериментальных данных следующим аналитическим выражением:

'де: S2 - дисперси? прс есса;

СС - параметр затухания процесса. Отдельны, дискретные оценки ФСП боковых колебаний вычислялись : использованием алгоритма быстрого преобразования Фурье. Эти щенки сглаживались фильтром Ханна, а затем усреднялись по шачениям десяти реализаций.

Оценка ПДа локомотива с безраииой тележкой при исследовании боковых колебаний выполнялась, как и при исследовании вертикальных колебаний, по средины значениям абсолютных максимумов:

- поперечных суммарных ускорений кузова Й(£¥к) и БТД Н(ЕУй) ;

- направляющаго усилия колесной пары Н(Уб.отж.);

- рамной сила НСРрам.) и силы в зацеплении зубчатого сектора торсионного механизма 1КМК0РЙ8 п(Гккп);

- по коэффициенту плавности хода Шперлннга С.

В диссертационной работе проводилось исследование по определенно устойчивости движения экипажа. Оно было выполнено не на основе определения корней характеристического уравнения системы (теорема Ляпунова), а при моделировании невозмущенных боковых автоколебаний билякин локомотива. Такая методика учитывает основные нелинейности системы - зазор в рельсовой колее и силы сухого трения Ртр. между кузовом и БТД. При этом под критической скоросгьп движения принималось значение скорости, при которой происходит выбор зазора между гребнями бандажей и рельсовым путем и возникают автоколебания.

Определение Укр. проводилось в три этапа посредством увеличения исходной скорости на соответствующие иаги ее приращения равные - 20 км/ч, V.) ~ 2 км/ч и « 1 км/ч. Полученное по такой методике значение критической скорости соответствовало Укр. - 131,2 км/ч. Величина Укд может быть значительно выше, если увеличить значение жесткости связи в поперечной плоскости колесной пары с кузовсм КкУ до величины КкУ - 1,5 • 103 кН/м.

В четвертой глав диссертации проведен анализ расчета динамических показателей вертикальных и боковых колебаний и • приведены результаты этого расчета в виде кривых зависимостей от скорости движения экипажа.

Анализ собственных частот "и форм вертикальных колебаний дннамичосиоЯ системы выявил зоны частот, в которых мояио опздать увеличеняе амплитуды колебаний якоря тягового двигателя, блока тяговых двигателей, а также рост динамического момента на валу якоря тягового двигателя Ч и динамической радиальной расцевтрозкн тяговой муфты &М : 2,9 - 4,0 Гц й 18,0 - 21,0 Гц.

Динамический момент, передаваемый торсионным стгЭилизотором колебаний галопирования ЛВСЮЕР, Мс^у тесно связан с угловнма колебаниями БТД «а частоте { - 4,0 Гц по координата .

В результате многовариантных расчетов димамячоскях нагрузок установлено, что их минимальные величины получены при сяедзпзчня значениях варьируемых параметров упругих элементов самгягаг:

- вертикальной жесткости подвеписаимя 8ТД Вд • 2,3 • £Э3 кй/м;

- угловой песткости подвешивания ВТД 8,® • Ю3 кйм/рад;

- торсионной местности тяговой муфты йя ~ 6,0 • 1£33 кКм/рад;

На рис. 4, а, о, кр. 1 прппедены зависимости о? спорости

движения средних значений абсолютных м&ксинуноз дкиаиячеекмх моментов на валу якоря ТД П((3) и суамарных ускорений БТД при

указанным выве значениях Яд.С^, и Ем. Пр» этих «е значениях параметров жосткостей были расчитана величины ускорений кузова коэффициентов динамики в кузопиой ступе(5й Й(Кдк) и ступени рессорного подвевмпания БТД П(КдтЯ), коэффициента плавности хода С при той же ФСП неровности пути, Кривые зависимостей Н(22к) • Н(КдТЛ) и С от скорости приведены на рис. 4. с, Л, е, кр. 1. Для скоростей движения до V - 140 км/ч они не превышают допустимых

и составляют при V - 120'км/ч: Н(Х2к)~ 2,25 м/с2; П(КдТД) - 0,27; С - 2.6.

В результате спектрального анализа реализации случайных бокопих колебаний ускорении относв кузова Ук, ВТД Уд, величины

рамних сил FpaM. и сил в зацеплении зубчатого сектора IKUHOFRS Рккп установлено, что основная доля дисперсии приходится на области частот 1,1-2,0 Гц (собственные частоты колебаний кузова) и 5,6-6,2 Гц (собственные частоты колебаний относа БТД).

Значения величин исследуемых динамических показателей: суммарного ускорения относа кузова БТД Н(ЗЕУд) , величины раиной силы Н(Ррак) н силы в зацепления зубчатого сектора Н(ГкКП), а также величины динамической силы бокового откатив ГЦУб.от.) зависят в значительной степени от задаваемого значения момента сухого трения Ытр, что, например, следует из рис. 5, а, где представлена зависимость от скорости показателя Н(ЕУл) Величина ускорения БТД снижается при V ~ 120 км/ч до 4,0 м/с2 при Нтр. •> 24 кНм и незначительно повышается при значении жесткости связи колесной парк с кузовом КкУ -1,5 • 103 кН/м. Величины дхшгшческнх сил в зацеплении зубчатого сектора ïl(FitKn) и бокового откатил fi(Y6. от. ) при той же скорости соответственно равны 20 к!1 и 36 кН (Нтр, - 24 кНм, КкУ - 1,0 • 103 кН/м, рис, 5,в).

Зависимости ускорения отиоса кузова • величины рамной

силы Й(Ррам) и коэффициента плавности хода С от скорости при Нтр. » 24 кНм и при двук значениях величин иесткостн связи КкУ

/

представлены на рис.5,с,d,е. Во всем диапазоне эксплуатационных скоростей эти показатели меньше допустимых 11ДК.

В пятой глапе разработанные методики и программы для расчета вертикальных и боковых колебаний безрамной тележки использовались для постановки вычислительного эксперимента с экипажами электровозов ВЛ80, ВЛ85. как обеспеченными собственными натурными экспериментами.

Значения ПДК. полученные в результате проведения таких : лепериментов, не превышают допустимых, а результаты сравнения

этих показателей с данными натурных экспериментов показали удовлотворительиуй сходимость результатов.

Преимущество локомотива, снаряженного безрамной тележкой, перед локомотивами ВЛ85; ОЛЙО оцеияваатся при исследовании вертикальных колебаний слодусщкии значениями (рис.4):

- ускорекяе кузова П(2?к) - 15-23« (ВЛ85), 30-45% (ВЛВ0);

- коэффициент дннанккл П(Яде) - 1-5%, 35-40%;'

- коэффициент плавности кода С - 40*-.'ЯЯт~4Яг45%;

- ускоренно двигателя Й(31д)- 40-50%, 23-30%;

- динамический момент^)} аа валу ТД - 20-35%, 15-25% . При исследовании бопозда колебаний это пренкуцоство

оцеинвается следующим образом (рис.5,с,<£,е):

- поперечное ускоренна кузова п(зтк) - 5-10% (ВЛ65), 5-10% (ВЯ80);

-' рамная сила{^рам|- 10-20%, 15-25%;

- коэффициент плавности хода С - 5-1ЕХ, 10-15».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам работы ся"зланн следующие выводы.

1. Обоснована необходимость поиска и разработана принципиальная кинематическая схема тележки, исключающая нагружение ее рамы силами веса кузова, что позволяет снизить момент инерции и массу тележки.

2. Впервые проведено комплексное исследование динамических качеств тележки принципиально нового класса - безрамной, являющимся одним из возможных перспективных направлений совершенствования ходовых частей локомотивов.

24 20 16 12 8 4

42

3.5 22 2.1 1.4 0.7

h(Q),KHM

s

/ // s г"

ST, H {lA, м/с

»л—О ФСП.КУВбАЗ-МИЯТ)

ал se, »а-йУ-чв1 кн/м.ж|» а7-ю»

«H/M, <H* <MKY BYKCi) , О..........О PAC4ST, фСП* КРИВАЯ МИКГ,

ооооо эксперимент;

UÛS, Ж? » 1.Î101 кН/М,ж1«0.65-1С?КН/М, ж|е «0X5-10» tH/M, (НА ОДНУ svscy), крайня* тележкл, О-—-О РАсчет, Фсп-цриьая мнит, о эксперимент.

Я [гк)»м/сг

•в< *

<

г"

К У"

1 0 60 80 100 120 140

н(к1Ю

Л eôSÎ

< И

w

4 D € ) 8 D 1С 0 120 «0

РИС.4

VO

о

< зет Ш3 >

\\ A v\ уд

bV

4e ч VO д\ к

ГГ» Й 5 ь M о u. >- s_, --!

tac œ Ж « 52 On

3. Разработанная принципиальная кинематическая схема тележки » мехапо-математические модели динамической системы "кузов-безрамная тележка-путь" позволяет исследовать вертшеалыше и баковые колебания с учетом колебаний тягового привода а кузова.

4. В результате исследования установлено, что динамические моменты 0 на валу якоря ТД определяются в первую очередь, как и величины динамических радиальных расцентровок тяговой муфты' ЛМ , угловой жесткость» связи БТД с кузовом С фу .

5. Микималыше динамические нагрузки в тяговом приводе н низкие значения ПДК локомотива могут быть получены при следующих значениях рациональных величин параметров:

- вертикальной жесткости подвешивания БТД Ид - 2,5 • 103 кН/м,

- угловой хюстхосгя подвеаиаания БТД "8,0 • 103 кНм/рад;

- торсионной кесткости тяговой муфты Йм — 6,0 • 10^ кНм/рад.

6. При выбранных значениях жесткостей упругих'элементов теленки и при значениях величины момента сухого трения между кузовом и ВТД Нтр. «• 24 кНм могут быть достигнуты явные преимуно-ства по динамическим нагрузкам тяговрго привода - ,ЙСЕ?^, Н (Д М); ускоренно кузова Я(22 к). плавности хода С и рамной силы П(Рраи^. Значения остальных исследуемых показателей - не превышают допустимых.

7. Сравнительный анализ весовых характеристик тележек электровозов Ш1&5, ВЛА0 я безрамной показал, что их вес может быть снижен по предварительной оценке до 19,9 т. Удельный расход

мет лла на единицу мощности часового режима электровоза -до 24,1 кг/кВт.

8. Полученные результаты подтвердили целесообразность использования концепции безрамной тележки для дальнейшего совершенствования экипажной части локомотивов.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУПЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бирюков И.В., Крушев С.Д., Бусароз В.Г. Безрамная двухосная тележка локомотива и динамические свойства ее тягоного привода //Создание и техническое обслуживание локомотивов большой мощности: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. кокф.;г.Воромиловград, 21-23 мая 1985 г.-Ворошиловград: ВГТ, 1905.-С.5-7.

2. Бусаров В.Г. Бестележечный экипаж грузового локомотива и особенности его конструкции /ПИИТ,- М., 1986. - 11 е.- Деп. в ЦНИИТЭИ'ГЯЖМАШ, 14.08.86; N 1682-ТМ:

3. Бусаров В.Г. Конструктивные особенности безрамной двухосной тележки локомотива /МНИТ.- М.. 1986. - 14 е.- Деп. в ЦНИИТЭИТЯЯШАИ, 14.08.86; N 1683-ТН.

4. A.c. 1167089 СССР. ИКИ В 61 F 3/02. Безрамная двухосная тележка локомотива /И.В.Бирюков, В.Г.Бусаров, Г.Г.Купрашвили; МИИТ (СССР) //Открытия. Изобрет.-1985,- N 26.- С.102.

5. A.c. 1232543 СССР. ИКИ В 61 F 3/02. Безрамная тележка локомотива /И.В.Бирюков, В.Г.Бусаров, Г.Г.Купрашвили; МИИТ (СССР) //Открытия. Изобрет.-1986.- N 19,- С.111.

6. A.c.-1484772 СССР. ики В 61 С 5/00, 15/00. Локомотив /В.Г.Бусаров, Е.К.Рыбников, В.П.Феоктистов; МИИТ (СССР) //Открытия. Изобрет.-1989.- N 21.- С.97.

7. A.c. 1669787 СССР. МКИ В 61 П 17/00. Двухсекционный локомотив / В.Г.Бусаров, Е.К.Рыбников, В.П.Феоктистов; МИИТ.(СССР) //Открытия. Изобрет.-1991,- N 30,- С.107.