автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Комплексная оценка влияния конструктивных особенностей экипажной части на тягово-динамичные свойств рейкового транспортного способа на стадии проектирования

Східноукраїнський державний університет

УДК 629.4:531.46

Вівденко Юрій Григорович

КОМПЛЕКСНА ОЦІНКА ВПЛИВУ КОНСТРУКТИВНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ ЕКШАЖНОЇ ЧАСТИНИ НА ТЯГОВО-ДИНАМІЧНІ ЯКОСТІ РЕЙКОВОГО ТРАНСПОРТНОГО ЗАСОБУ НА СТАДІЇ ПРОЕКТУВАННЯ

, 05.22.07 - Рухомий склад залізниць та тяга поїздів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Луганськ 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі "Залізничний транспорт" Східноукраїнського державного університету Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник Заслужений діяч науки та техніки України, доктор технічних наук, професор Голубенко Олександр Леонідович,

Східноукраїнський державний університет, ректор -

Офіційні опоненти: доктор технічних наук,

професор Коротенко Михайло Леонідович, Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту Міністерства транспорту України, завідувач кафедрою "Електрорухомий склад", кандидат технічних наук,

Маслієв В'ячеслав Григорович, доцент кафедри "Локомотиви", Харьківський державний політехнічний університет.

Провідна установа - Харківська державна академія залізничного транспорту Міністерства транспорту України, кафедра експлуатації та ремонту рухомого складу, м. Хар ків

Захист відбудеться " ¿8 " лютого 2000 р. о 10-00 год. на засіданні спеціалізованої Вченої ради Д29.051.03 при Східноукраїнському державному університеті за адресою:

91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Східноукраїнського державного університету,

91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а.

Автореферат розісланий " 15 " січня 2000 року.

Вчений секретар

спеціалізованої Вченої ради

Осенін Ю.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Розробка нових рейкових транспортних засобів вимагає розвитку методик, які на :тадії проектування дозволяють проводити оцінку ефективності змін, що вносяться в їх сонструкцію. Наявність подібних методик, що дозволяють доствірно оцінювати 5СНОВНІ якості конструкції, зберігає чималі матеріальні кошти та зменшує витрати часу іа їх виробництво. Розробці такої методики і присвячена дисертаційна робота.

Актуальність теми. Сучасні економічні умови розвитку нашої держави шмагають пошуку більш ефективних методів вирішення технічних задач. На цей час в :вїті існує величезна кількість конструкцій екіпажної частини рейкових транспортних (асобів. Досить часто основним показником, за яким проводиться оцінка ефективності х функціонування, стає наявність гарних показників взаємодії колеса з рейкою. Тоді ік динамічні процеси та процеси реалізації сили тяги тісно взаємопов’язані. Однак, на дей час не існує визначеної методики, яка б дозволяла оцінювати тягово-динамічні ! кості в залежності від змін, що вносяться в конструкцію рейкових транспортних ¡асобів.

У дисертаційній роботі, проведено комплексну оцінку тягових і динамічних ікостен рухомого складу на стадії проектування з метою дослідження ефективності шкористання тих чи інших конструктивних рішень. Актуальність розв’язання такого з оду задач на стадії проектування і теоретичного обгрунтування прийняття того чи ншого рішення безперечна, тому що дозволяє зберігати значні кошти та скорочувати іас на експериментальну доводку виробів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна зобота виконана в межах державної програми “Розвиток залізничного транспорту :оціального призначення і для комунального господарства України”. Згідно з угодою VsllO між кафедрою “Залізничний транспорт” Східноукраїнського державного університету та державною холдинговою компанією (ДХК) “Луганськтепловоз” троведені науково-дослідницькі роботи за темами: “Дослідження режимів спільної зоботи механічного та електричного компонентів асинхронного приводу трамвайного ¡агона та розробка рекомендацій щодо його управління та регулювання” та ‘Дослідження тягових і гальмівних якостей трамвайного вагона”.

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є удосконалення методів оцінки гфективності тих чи інших змін у конструкції екіпажа стосовно тягово-динамічних токазників. Для реалізації сформульованої мети були поставлені та розв’язані такі тзданпя:

- визначення комплексних критеріїв оцінки динамічних та зчіпних якостей рейкових транспортних засобів;

- визначення конструктивних факторів, які суттєво впливають на тягові та ншамічні показники при русі у режимах тяги, вибігу та гальмування;

- розробка методики визначення залежності зміни радіуса кола котіння колеса та :ил гравітаційної жорсткості від поперечного переміщення колісної пари у рейковій солії для довільного сполучення коліс і рейок будь-якого зносу;

- розробка математичної моделі просторових коливань при русі рейкового транспортного засобу з урахуванням тягового (гальмівного) моменту та електродинамічних процесів у тяговому приводі, яка дозволяє аналізувати його тягово-динамічні властивості у взаємозв’язку з достовірним відображенням сил зчеплення коліс з рейками у процесі їх фрикційної взаємодії, а також урахуванням особливостей конструкції екіпажної частини;

- проведення перевірки адекватності математичної моделі руху рейкового транспортного засобу конструкції, що розглядається; '

- проведення оцінки тягово-динамічних характеристик рейкового транспортного

засобу на підставі розробленої математичної моделі; ,

- розробка рекомендацій щодо внесення змін у конструкцію екіпажної частини рейкового транспортного засобу з метою поліпшення його тягових та динамічних якостей;

- оформлення пакету прикладних програм, які дозволяють проводити оцінку тягово-динамічних якостей рейкового транспортного засобу в залежності вії конструктивних змін.

Методи дослідження. У роботі використано; математичне моделювання процес} руху рейкового транспортного засобу; математичне моделювання процесу взаємодї електричної та механічної частини екіпажа; числові методи розв’язання диференційнш рівнянь; числові методи розв’язання алгебраїчних рівнянь; методи теорії ймовірност при моделюванні збурювання з боку рейкового шляху та при обробці результаті] розрахунків.

Достовірність наукових положень, висновків та рекомендацій роботі підтверджена задовільною збіжністю результатів теоретичних та експериментальни: досліджень.

Наукова ¡¡ввита одержаних результатів.

Розроблено комплексну методику та математичну модель руху рейковог транспортного засобу для оцінки його тягово-динамічних якостей на стад: проектування, яка дозволяє проводити розрахунки впливу сили тяги залежно ві фрикційного стану контакту колеса з рейкою та зносу бандажів на характер динамічни процесів при русі локомотива.

Розроблено математичну модель руху рейкового транспортного засобу урахуванням спільної роботи електричної та механічної частин тягового привода.

Перевірено адекватність розробленої математичної моделі руху рейкови екіпажів та сформовано критерії оцінки динамічних і зчіпних якостей рейкови транспортних засобів.

Визначені конструктивні фактори, що істотно впливають на тягові та динамічі показники при русі у режимі тяги, вибігу і гальмування, та проведено оцінку тягові динамічних характеристик рейкового транспортного засобу, що проектується, і основі розробленої математичної моделі.

Подано пропозиції конструктивних рішень щодо покращення використані коефіцієнта зчеплення під час зрушення з місця та руху рейкових екіпажів (патеї

'20365А, позитивні рішення на винахід № 95063073 та № 95083855) і проведено ирахунки щодо оцінки їх ефективності: розроблено рекомендації щодо внесень змін у інструкцію екіпажної частини проектних рейкових засобів; оформлено пакет зикладних програм, що дозволяє проводити оцінку тягово-динамічних якостей їйкового транспортного засобу в залежності від конструктивних змін.

Розроблено методику визначення залежності зміни радіуса кола котіння колеса і сил гравітаційної жорсткості від поперечного переміщення колісної пари у рейковій шї для довільного сполучення профілів коліс і рейок будь-якого зносу.

Практичне значення отриманих результатів. Проведені дослідження є істиною науково-дослідницьких робіт “Дослідження режимів спільної роботи еханічного та електричного компонентів асинхронного привода трамвайного вагона і розробка рекомендацій щодо його управління та регулювання” та “Дослідження нових і гальмівних якостей трамвайного вагона”, які виконано на кафедрі Залізничний транспорт” спільно з ДХК “Луганськтепяовоз”.

Розроблені моделі руху екіпажа та фрикційної взаємодії колеса з рейкою і пакет рикладних програм для ЕОМ передані та використовуються ДХК “Луганськтепловоз” ри проектуванні нових і модернізації існуючих конструкцій рейкових транспортних ісобів.

Наукові результати дисертації використовуються в навчальному процесі хідноукраїнського державного університету при підготовці інженерів спеціальності Э0501 (Рухомий склад та спеціальна техніка залізничного транспорту).

Особистий внесок здобувана. Дисертантом особисто розроблені: математична одель руху колісної пари нової конструкції у рейковій колії [5], математичні моделі уху рейкових транспортних засобів [2], методика визначення зміни радіуса кола зтіння колеса та сил гравітаційної жорсткості [5, 9]. Виконано перевірку адекватності атематичних моделей [1, 3, б, 8,]. На основі цих моделей виконано розрахунки тягово-инамічних якостей рейкових транспортних засобів та зроблено аналіз одержаних езультатів [І, 3, 4, 6]. Подано рекомендації щодо покращення використання оефіцієита зчеплення при русі рейкових транспортних засобів [10-12]. З участю автора озроблені конструктивні рішення, на які видано 1 патент України та 2 позитивних ішення на винахід [10-12].

Апробація результатів дисертації. Основні висновки дисертаційної роботи оповідались і обговорювалися на Міжнародних науково-технічних конференціях: Проблеми розвитку локомотивобудування” (Крим, Алушта, 1993 та 1995 рр.), “Стан а перспективи розвитку локомотивобудування” (м. Новочеркаськ, 1994 р.), “Проблеми ранспорту та шляхи їх вирішення” (м. Київ, 1994 р.), “Проблеми механіки злізничного транспорту” (м. Дніпропетровськ, 1996 р.) та на щорічних науково-рактичних конференціях професорсько-викладацького складу та наукових робітників Східноукраїнського державного університету “Університет та регіон” (1995... 1999 рр.).

Публікації. За результатами виконані« досліджень опубліковано 12 наукових раць, перелік яких подано наприкінці автореферату, з них 1 патент та 2 позитивних ішення на винахід.

Структура дисертації. Дисертація складається зі вступу, 4 розділів, висновків переліку використаної літератури та 5 додатків. Дисертаційна робота містить 20( сторінок, з яких 24 таблиці на 15 сторінках, 65 рисунків на 59 сторінках, 5 додатків ш

У вступі обгрунтовано актуальність та новизну теми дослідження, дана загальні характеристика роботи.

У першому розділі аналізується стан питання, що досліджується, подано огля; літератури з обраної теми, сформульовані мета та завдання дослідження.

Для оцінки тягово-зчіпних і динамічних якостей рейкових транспортних засобі; на стадіях проектування та модернізації необхідно вибрати критерії, які можи використати з цією метою. Вони різняться великою різноманітністю та мают тенденцію поповнюватися. Це пов’язано з великим обсягом і різнобічній^ дослідницьких завдань.

Тягово-зчіпні якості транспортного засобу повинні характеризувати йог здатність тягнути поїзд. З цієї точки зору найбільше підходить для їх оцінк: середньоінтегральна на ділянці шляху сила тяги, яку здатний розвинути локомотив бе зриву в боксування. Вона дорівшос сумі середніх поздовжніх сил зчеплення колі залізничного транспортного засобу з рейками:

де То — час руху по ділянці шіяху; Р« - поздовжня складова сили зчеплення контакті колеса з рейкою; N - кількість коліс транспортного засобу; & - зміни величина часу.

Однак, при різних умовах зчеплення один і той же рейковий транспортний засі може розвинути різну силу тяги. Тому у дисертаційній роботі, окрі середньоінтегральної сили тяги, застосовується коефіцієнт використання зчеплення, н враховує динамічні процеси при русі та характеризує схильність транспортного засо( до боксування або юзу:

де - коефіцієнт зчеплення рейкового транспортного засобу, \|/о - коефіціеі зчеплення осі, що першою починає боксувати.

Тут Р„;< і Р„ - сила зчеплення та вертикальне навантаження від п-го колісної на] на рейку, а Ріх і Р; - сила зчеплення та вертикальне навантаження від і-го колеса

23 сторінках, 116 літературних джерел на 8 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Г| = У|//\у0,

рейку.

Окрім того, можливий випадок, коли два транспортних засоби реалізують однакову силу тяги, однаковий коефіцієнт використання зчеплення, але при цьому мають різні динамічні сили взаємодії екіпажа та шляху. Експериментально та теоретично доведено, що зі збільшенням динамічних сил взаємодії колеса залізничного транспортного засобу з рейкою умови зчеплення погіршуються. При реалізації однієї й тієї ж сили тяги збільшусться величина ковзання, а разом з цим погіршуються умови реалізації сили тяги рейкового транспортного засобу. Ось чолу потрібен критерій, гцо характеризує безпосередньо контакт колеса з рейкою.

Це можна зробити за допомогою відношеній £ /єкр , яке характеризує запас стійкості реалізації сили тяги у контакті колеса з рейкою (є - величина відносного ковзання колеса по рейці; Єкр - критичне ковзання, що відповідає максимуму на характеристиці зчеплення). При є /єкр = 1 запас стійкої сили тяги буде вичерпано і подальше збільшення тяги призведе до зриву в боксування.

Оцінка динамічних якостей екіпажа проводиться за:

- коефіцієнтами горизонтальної £ та вертикальної £ <(8 динаміки

кмв = !• яв!ґсг > кдг = Рдг/Лт,

Де Рда, Ь'пг * динамічні вертикальні та горизонтальні сили, що виникають в окремих комплектах ресорного підвішування; ¡?п- - статичне навантаження у тому ж комплекті ресорного підвішування. .

- максимальними прискореннями та переміщеннями кузова та інших елементів екіпажа.

- показниками плавності ходи, що визначаються за величинами частот коливань і прискорень;

- стійкістю руху;

- безпосередньо величинами горизонтальних і вертикальних сил, які діють на вузли та елементи конструкції рейкового транспортного засобу;

- величинами спрямовуючих зусиль (найбільш використовуваний показник).

Важливим етапом оцінювання технічної системи, тобто рейкового транспортного

засобу, є вибір критеріїв, що визначають властивості системи. Такий вибір повинен забезпечувати достатню повноту оцінки системи “рейковий екіпаж - шлях”. Проведений огляд літератури дозволив установити, що основними критеріями для рухомого складу залізниць є його тягово-динамічні якості.

Узагальнену оцінку системи можна визначити як векторну суму, компонентами якої є оцінки властивостей. У табл. 1 подано різні способи одержання таких оцінок.

Таблиця 1.

Види узагальненої оцінки технічної системи______________________

Вид узагальненої оцінки Формула Геометричний зміст Примітки

1. Абсолютне середнє арифметичне п Середнє значення Простий розрахунок

Продовження табл. 1.

2. Відносне середнє мєгичне ариф- д„ £<■',* ^ Роях Ртм Середнє значення Порівняння з ідеальним варіантом рг< 1

3. Зважене значення лютого середнього метичного абсо- ариф- _ І* Середнє значення Ураховується важливість властивостей

4. Абсолютне значення відносного середнього арифметичного - _ І>.£, . Р, 1'\ ~ ^ ~ / л /*тах Рпах Середнє значення рА< 1

Проведено аналіз переваг використання асинхронного тягового привода. Даі вітчизняних та зарубіжних літературних джерел, у яких зроблено огляд доцільног використання різних передач, свідчать про перевагу тягового привода з асинхроннії електродвигуном (АТЕД) з точки зору використання зчеплення.

Для забезпечення повного використання потужності рейковим транспортна засобом з автономною силовою установкою його тягова характеристика у відповідною діапазоні швидкостей руху повинна максимально наближатися до гіперболічної. Тягої характеристика привода з АТЕД має незначні розбіжності з ідеальною гіперболічно кривою постійної потужності, а регулювання сили тяги за такою характеристико дозволяє досягти мінімальних втрат в АТЕД плавно без будь-яких перемкнень.

Значний вплив на динамічні та тягові показники має конструкція екілажн частини. Проведений огляд відомих у світі конструкцій екіпажної частини рейкові транспортних засобів, які проходили випробування, показав, що відомі техніч рішення умовно можна класифікувати на 4 групи, виходячи з конструктивних ознак ' особливостей роботи колісних пар. Відповідно до цього підходу можна виділити:

1) екіпажі з традиційною колісною парою;

2) екіпажі з незалежно обергаими колесами;

3) екіпажі з торсіонно-пружнкм зв’язком коліс у колісних парах;

4) екіпажі на колісних парах з регульованим ковзанням коліс.

Аналіз відомих результатів теоретичних та експериментальних досліджеі динаміки цих екіпажів дає можливість виділити основні достоїнства та недолік притаманні тій чи інший групі конструкцій. Найбільш простою є конструкція повністю незалежними колесами.

Такий екіпаж буде мати рад переваг перед екіпажем з традиційними колісни? парами: а) зменшення впливу на рейковий шлях; б) зниження опору руху; підвищення стійкості руху.

З точки зору поліпшення зчеплення коліс з рейками поділення обертального ру коліс однієї колісної пари також має позитивне значення. Це дозволяє усунути значно зменшити поперечний складник сили зчеплення та збільшити за рахунок цьо повздовжню, виконувану корисну тягову роботу.

Спираючись на огляд й аналіз результатів теоретичних та експериментальн

досліджень тягових і динамічних властивостей рейкових транспортній засобів, які підтверджені роботами І.В. Бірюкова, В.Ф. Веріго, С.В. Вершинського, О.Л. Голубенка,

8.Д. Дановича, A.C. Євстратова, І.П. Ісаєва, АЛ. Когана, О.М. Коняєва, MJI. Коротенка, ~.М. Куценка, В.А. Лазаряна, АЛ. Львова, В.Б. Меделя, Д.К. Мінова, А.П. Павленка, \.М. Савоськіна, В.Ф. Ушкалова, В.Д. Хусідова та ін., а також зарубіжних вчених (Колі, Калкера, Картера, Кретгека, Мюллера, де Патера та ін., наприкінці розділу ¡формульовані мета та завдання дисертаційної роботи, що наведені вище.

У другому розділі оцінюється вплив найбільш суттєвих факторів на характер зуху екіпажа у режимі тяга, обгрунтовується методика врахування профілів коліс і зейок, запропоновано нову конструкцію колісної пари, яка дозволяє зменшити бокові :или на шлях, ефективність роботи якої перевірена за результатами розрахунків юзробленої математичної моделі руху колісної пари. Модель зчеплення колеса з іейкою, яка була закладена в математичну модель руху екіпажа, розроблена під :ерівництвом проф. Голубенка О. Л.

Для визначення сили зчеплення колеса локомотива з рейкою у дисертації апропоновано математичну модель фрикційної взаємодії, у якій послідовно юзв’язується контактна задача та задача визначення сили зчеплення.

Затежності \{/(є) для різних швидкостей руху, фрикційного стану поверхонь 'сштакту та вертикальних навантажень колеса на рейку, які одержані при розв’язанні ;ієї моделі зчеплення, добре узгоджуються з експериментальними даними.

У роботах, що присвячені моделюванню руху рейкових екіпажів, велика увага риділяється питанню врахування зміни радіуса кола котіння колеса Д R(y) і тангенса ута нахилу у tg(y(y)) загальної дотичної до поверхонь колеса та рейки в центральній лощі точки контакту від поперечного переміщення колісної пари відносно рейкової олії_у. Універсальної методики визначення Д R(y) і tg(y(y)) для профілів коліс та рейок овільного обрису немає. Тому автором запропоновано методику визначення цих їлежностей, яка враховує реальні профілі поверхонь контакту, вертикальне авантаження, вертикальні нерівності рейок і будується на розв’язанні рівняння

min Я , - min ІІпр = р{в) = 0, ( 1 )

де Н, і Н,ф - відстань між відповідними точками колеса та рейки з лівого та равого боку вздовж вертикальної осі; 9 - кут бокового похитування колісної пари.

В результаті розв’язання рівняння (1) знаходяться координати точок контакту меса з рейкою, а за цими координатами - шукані залежності Д R(y) і tg(y(y)).

міу)=иу+А,у2)1+ллг+А№г)

М = Щ +Bj+Bjll+AÇ/2S)

За запропонованою методикою визначення залежностей ûR(y) і tg(y(y)) у даній з б оті виконано чисельний експеримент, за результатами якого отримано рівняння :гресії для різних сполучень профілів коліс та рейок, що контактують, тут Д£- різниця вертикальних координат правої та лівої рейок.

Коефіцієнти рівнянь регресії для різних сполучень поверхонь тіл, що штактуготь, подано в табл. 2.

Таблиця 2.

Коефіцієнти рівнянь регресії для визначеїшя ДЛ(у) і і£(у(у))

а) б) в) г)

А.1 А 0,052382243 0,0049896578 при у>0, 0 при у<0 0,19791 при у>0, 0 при <0 0,00151832

а2 А 0,0 0,731396 при у>0, 0 при у<0 0,068 при у>0, 0 при у<0 0,00000048488 при у>0, 0 при у<0

Аз 0,000481 0,00073 0,00057 0,000249

А4 0,0 0,0267 0,0168 0,0

В, 0,05 0,0 0,0 0,0

Вг 0,0000064825 0,0 0,0 0,002333 при у>0, 0 при у<0

Вз В 0,0 0,004396 при у>0, 0,000006271 при у<0 0,0034141449 при у>0. -0,00001046848 при у<0 0,00002452787 при у>0, 0 прн у<0

Тут: а) нове колесо (ГОСТ 11018-77) - нова рейка Р65 (ГОСТ 8161-75

б) зношене колесо - нова рейка Р65; в) зношене колесо - зношена рейка; г) нове колес з уніфікованим профілем (ГОСТ И0І8-87)- нова рейка Р65, (у[мм], Л^[м]).

У процесі виконання робот запропоновано конструкцію колісн< пари (розрахункова схема подана і! рпс.1), що дозволяє зменшу ват боковий вплив на шлях. Для вивчені поведінки колісної пар

запропонованої конструкції в рейков: колії в даному розділі була розроблеї математична модель, розрахунки : якою показують, що при використан колісної пари з підгумовани

Рис. 1 Розрахункова схема колісної пари гребенем, величини бокових сил у прямих і кривих ділянках шляху значі зменшуються. Так, для прямих ділянок: у режимі тяги на - 25-30%, у режимі вибігу на 15-20%. Для криволінійної ділянки шляху радіусом 350 м у режимі вибігу - на 1 15%, у режимі тяги - на 25%. При малих швидкостях руху, до 5-7 м/с, величні бокових сил для звичайної конструкції колісної пари та колісної пари з підгумоваш гребенем однакові.

Третій розділ присвячений розробці та обґрунтуванню моделі руху рейково транспортного засобу типу трамвая ЛТ-20 (розрахункову схему транспортного засо показано на рис. 2), що дозволяє оцінити його тягово-зчіпні та динамічні якості і впл

на них найбільш суттєвих факторів, від яких вони залежать.

Результати натурних випробувань які були проведені раніше показують, що момент від тягових електродвигунів суттєво впливає на стійкість і динаміку в горизонтальній площині. Але досить часто, при моделюванні руху рейкового транспортного засобу припускається, що він рухається з постійною швидкістю і поздовжні коливання не впливають на характер його поведінки. В цьому випадку ми

визначаємо, що '/=(!Ж=соп5І. Тоді кутова швидкість обертання коліс, а внаслідок цього

Ек визначаються тільки швидкістю поступального руху та кінематикою колісної пари.

У той же час ддя транспортного засобу є, є ще й результатом дії сили тяги. Ось чому таке припущення виключає вплив сили тяги на єк і и та може бути припустимим для вивчення стійкості руху нетягових рейкових екіпажів, але невиправдане при

‘{'КЗ

Рис. 2 Розрахункова схема залізничного транспортного засобу дослідженні руху тягового залізничного екіпажа. Тому при розробці математичної моделі руху трамвайного вагота тилу ЛТ-20 до неї вводилося джерело тяги (тяговий привод) і враховувалися поздовжні коливання у трамваї. Бралися такі передумови: розглядаються просторові коливання; усі тіла систем (кузов, боковини та поздовжні балки рами візків, АТЕД, колісні центри та бандажі) обираються абсолютно жорсткими; враховані нелшійності у шкзорневих вузлах при відносі візків та опорах кузова на візок при вилянні екіпажа; зазор у рейковій колії; ураховується сила опору руху рейкового екіпажа; розрахунки виконуються при русі транспортного засобу в режимах вибігу, тяги та гальмування; величина сили зчеплення визначається окремо для кожного колеса в залежності від швидкості руху рейкового екіпажа, швидкості ковзання контактуючих тіл, вертикального навантаження, фрикційного стану, профілів коліс і рейок, їх взаємного розташування; поздовжня швидкість екіпажа знаходиться в процесі інтегрування диференційних рівнянь руху і ніяких обмежень на її величину не накладається; шлях розглядається у вигляді дискретних інерційних балок, що лежать на пружно-дисипативній чи пружно-в’язкій основі та знаходяться під дією вертикальних і

поперечних горизонтальних сил, які прикладені в точках контакту коліс і рейок. Подана маса шляху обирається постійною; бандаж та рейка мають довільні обриси; ураховується тертя гребеня колеса об рейку при виборі зазору в рейковій колії; ураховуються електродинамічні процеси при роботі тягового двигуна; ураховується жорсткість осі колісної пари на скручування; на кожному кроці розв’язання диференційних рівнянь визначалися сили зчеплення в контакті коліс з рейками за допомогою запропонованої моделі зчеплення; управління роботою АТЕД здійснюється в залежності від регулювання обертального момента на валу двигуна.

З урахуванням накладених зв’язків система має 104 ступені вільності. Її поведінка описується відповідною кількістю диференційних рівнянь другого порядку. Крім того, для визначення величини тягового моменту знаходяться сили струму в ланцюгах АТЕД, це ще 4 узагальнені координати.

Для створення моделі руху рейкового транспортного засобу використано рівняння Лагранжа другого порядку. Система диференційних рівнянь передньої частини кузова та візка подана у вигляді:

посмикування, боковго відносу, підстрибування кузова

і,

виляння, бокого хитання, галопування кузова

Ч'„=-Л, -Д-іЛ.;

посмикування, боковго відносу, підстрибування, виляння, бокового хитання візка (2т^ + т* + 4та,)х. = £(й т.у. =

т.г. = И,(К^)-щ.8 ;

»«1 , 4

( 2/<~.+2т»./і, + /^, + 4 (/„+/«., )+4 (ет„ + /я*„)*(/і« = ^ 1^)^

де т„т.,т.-..,тс,т.„- маси кузова, візка, боковин, поперечних балок, колісних центрів; /„/*. - довжина кузова вагона, боковини візка; /і_ - висота розташування шкворня над головкою рейки; ;- моменти інерції боковин, поперечних балок, колісних центрів, бандажів; /г реакції у шкворні, опорах кузова на візок,

з’єднанні секцій кузовів; ,м„- реакція та момент в гумі; р, - сила зчеплення; іу ,

- опір руху; g - прискорення вільного падіння. Збурювальна дія з боку шляху задається функцією переміщення у вертикальній цг(х) та горизонтальній /?у(х) площинах, г/у(х) і т?г(х) визначаються незалежно одна від одної. Розрахунки можуть проводитися як при детермінованому моделюванні збуджень, так і при ймовірнісному. Ймовірнісне збудження моделюється методом пропускання «білого шуму» через лінійний фільтр.

Таким чином, відмінними особливостями математичної моделі рейкового гранспортного засобу є одночасне врахування просторових коливань, глектродинамічних процесів у тягових приводах кожної колісної пари, фізико-механічних процесів у контакті колеса з рейкою (використання уточненої моделі зчеплення).

У четвертому розділі проводяться розрахунки величин, що характеризують гягові та динамічні процеси; проводиться перевірка достовірності складеної математичної моделі руху рейкового транспортного засобу типу трамвайного вагона ЛТ-20 на прямій та криволінійній ділянках шляху; визначається вплив сили тяги на динамічну взаємодію в системі «рейковий транспортний засіб - шлях»; кількісно оцінюються заходи щодо покращення тягово-динамічних якостей залізничного гранспортного засобу розробленої конструкції при русі в режимах тяги та гальмування; аналізується ефективність роботи запропонованих винаходів.

Для перевірки адекватності розробленої математичної моделі руху трамвайного вагона при оцінці його тягових і динамічних показників був вирішений ряд задач для випадку трамвайного вагона ЛТ-10:

- рух трамвая на вибігу на кривігх і прямих ділянках шляху;

- рух трамвайного вагона в режимі тяги на кривих і прямих ділянках шляху.

Аналіз результатів розрахунків за математичною моделлю, одержаних при

вирішенні першої задачі, тестувався шляхом порівняння з результатами ходових випробувань трамвая ЛТ-10 N001, проведених відділом динамічних і міцнісних випробувань ДХК "Луганськтешювоз" з участю автора за госпдоговірними тематиками.

Динамічні показники оцінювалися за величинами максимальних бокових сил, а також за величиною максимальних коефіцієнтів вертикальної та горизонтальної динаміки. Результати розрахунків подано в табл. 3.

Таблиця 3.

Коефіцієнти динаміки трамвая ЛТ-10__________________________

Коефіцієнти горизонтальної динаміки

Ділянка шляху Випробування Результати розрахунків

1-й ступень 2-й ступень 1 -й ступень 2-й ступень

пряма 0,289 0,326 0,3 0,334

крива радіусом 122 м 0,337 0,261 0,348 0,3

Коефіцієнти вертикальної динаміки

пряма 0,3 0,22 0,27 0,17

крива радіусом 122 м 0,28 0,216 0,3 0,18

Відхилення дослідних даних від розрахункових за коефіцієнтами вертикальної та горизонтальної динаміки, максимальними боковими та вертикальними силами складають у діапазоні швидкостей 5-20 м/с 15-30%. На підставі цього зроблено висновки про те, що розроблена математична модель з достатнім ступенем достовірності описує реальні процеси, які відбуваються при русі рейкового екіпажа.

Після підтвердження правомірності передумов і методик, закладених у математичну модель рейкового транспортного засобу, були проведені розрахунки параметрів руху трамвая ЛТ-20 у прямих і кривих ділянках шляху. Результати розрахунків подано в табл. 4 і 5.

, Таблиця 4.

Коефіцієнта вертикальної динаміки трамвая ЛТ-20

Ділянка шляху 1-ого ступіня 2-ого ступіня

пряма 0,34 0,21

крива радіусом 122 м 0,25 0,24

Таблиця 5.

Максимальні бокові сили для трамвая ЛТ-20

Ділянка шляху Величина

пряма 1 кН

крива радіусом 500 м 1,5 кН

крива радіусом 122 м . 2,8 кН

Оцінка тягових показників рейкового транспортного засобу типу трамвая ЛТ-2С здійснювалася за середньою силою тяги, що розвивається по ділянці руху.

При цьому шлях вибирався задовільного стану, сухий та чистий, з максимальним коефіцієнтом тертя між колесом і рейкою 0,3. Середня по ділянці шляху сила тягу помітно залежить від швидкості руху і найменше від завантаження транспортного засобу. При зміні швидкості руху з 5,55 м/с до 16,67 м/с для прямої ділянки шляху і середньому відбувається спад сили тяги на 45%, а для кривої радіусом 500 м при змін: швидкості руху з 2,78 м/с до 11,11 м/с - на 35%.

Визначальні критерії оцінки тягових і динамічних властивостей рейкового транспортного засобу зведено в табл. 6.

У випадку оцінки динамічних якостей трамвайних вагонів ЛТ-10 і ЛТ-20 зг величинами коефіцієнтів вертикальної та горизонтшіьної динаміки, максимальний боковими та вертикальними силами є 6-ти бальна система, де 1 відповіла« незадовільно, а 6 - відмінно. Оцінка тягових якостей до цього часу проводилася з: численними показниками (див. розділ 1.1), тому для неї немає чітко розроблено' шкали. Автором запропоновано провести оцінку за 5-ти бальною шкалою, де 1 відповідають незадовільні якості, а 5 - це максимальна оцінка. Слід зазначити, ще розроблені бальні шкали правильні тільки для оцінки тягово-динамічних якосте! трамвайних вагонів.

Для показників вертикальної та горизонтальної динаміки існує чітко розроблені шкала їх оцінки, яка широко використовується для оцінки при проектуванні нови? конструкцій екіпажів. Бальні оцінки подано в розділі 4.3.

Таблиця 6.

Оцінювання ефективності систем»______________________________

Ча і/п Показник тягових і динамічних якостей Оцінка (ЛТ-10) Оцінка (ЛТ-20)

1. Коефіцієнт вертикальної динаміки: - 1 -ий ступінь ресорного підвішування 5 5

- 2- ий ступінь ресорного підвішування 5 5

>_ Коефіцієнт горизонтальної динаміки 5 5

!. Вертикальні динамічні сили 5 б

1. Максимальні бокові сили 4 5

>. Сила зчеплення 4 ->

5. Середня здійснена по ділянці сила тяги 3 4

У табл. 6 пункти з 1 по 4 ураховують динамічні якості рейкового транспортного іасобу в горизонтальній і вертикальній площинах.

Розрахунок оціночних характеристик проводиться відповідно до таблиці для ніського циклу руху трамвайних вагонів (швидкість руху 8,33 м/с, номінальне ¡авантаження) за формулою:

п

де Р, - узагальнений показник, що оцінює систему; Р, - бальна оцінка і-го критерію.

Для трамвая типу ЛТ-10 оціночний показник дорівнює 4,43, а трамвая ПТ-20 - 4,71.

Це свідчить про те, що конструкція трамвая ЛТ-20 має кращі якості порівняно з існуючою.

Запропонована методика дозволить проводити оцінку тягово-динамічних якостей :іа основі розроблених математичних моделей при внесенні будь-яких змін у конструкцію рейкових транспортних засобів типу трамвайних вагонів.

З участю автора розроблено конструктивні рішення, які забезпечують покращення умов реалізації сил тяги та гальмування рейкового транспортного засобу. Запропоновані конструкції ходових частин дозволяють розподіляти навантаження по колісних парах, а застосування нової конструкції гасника коливань значно зменшує «шамічні сили в другому ступені ресорного підвішування. По даних конструкціях здержані патент України №20365А та позитивні рішення на винаходи №№ 95063073, 35083855. З метою оцінки їх ефективності в розділі проведено розрахунки руху рейкових транспортних засобів із запропонованими пристроями.

Так, згідно із заявкою на винахід №95063073 “Спосіб підвищення тягово-вдшамічних якостей локомотивів”, поліпшення тягово-зчепних якостей виконується шляхом перерозподілу навантажень по колісних парах обернено пропорційно горизонтальним поперечним силам у контакті коліс з рейкою за допомогою похилих гяг зв’язку візків з кузовом. А у патенті України №20365А, для візка залізничного

транспортного засобу, пропонується проводити перерозподіл навантажень шляхом довантаження колісних пар, які знаходяться у невигідних з точки зору зчеплення умовах, через силовий гідроциліндр. При цьому зменшуються навантаження на колісних парах, які знаходяться у гірших умовах зчеплення, та збільшуються навантаження на колісних парах, які знаходяться у кращих умовах зчеплення.

Проведені дослідження показали, що перерозподіл навантажень на колісні пари дає значний ефект щодо підвищення Г|. Так, при У=1,39 м/с у першому випадку Т) збільшується до 16%, а у другому - до 5%.

Розрахунки, які були проведені для рейкового транспортного засобу, який обладнаний пристроями, показали, що при використанні способу підвищення тягово-динамічних якостей локомотива за рахунок регулювання тягових моментів (заявка на винахід № 95063073) є можливість збільшення сили тяги до 16% при У=1,39 м/с і 10%

- при У=2,78 м/с. При застосуванні нової конструкції гасника коливань (заявка на винахід № 95083855) збільшення коефіцієнта використання зчеплення складає 2% при У=1,39 м/с і 4% при \/=2,78 м/с.

ВИСНОВКИ

Подані в дисертації результати проведених теоретичних та експериментальних досліджень дозволяють зробити такі висновки:

1-У результаті досліджень розроблено методику, яка дозволяє проводити комплексну оцінку тягових і динамічних якостей рейкових транспортних засобів, що проектуються.

2. Одержано рівняння регресії зміни радіуса кола котіння колеса та тангенса кута нахилу дотичної у точці контакту від положення колісної пари в рейковій колії для різних сполучень профілів коліс і рейок. Ці рівняння використовуються в математичних моделях руху залізничних екіпажів для адекватного опису процесів взаємодії колеса з рейкою.

3. Запропоновано нову конструкцію колеса рейкового транспортного засобу, новизна якої полягає у тому, що гребінь колеса кріпиться до бандажа через гумовий елемент, який дозволяє переміщатися йому у поперечному напрямку. Застосування колеса з підгумованим гребенем дозволяє поліпшити горизонтальну динаміку екіпажа та зменшити знос коліс та рейок.

4. Розроблено математичну модель руху колісної пари, конструкція якої дозволяє зменшувати бокові впливи на шлях. За допомогою математичної моделі руху цієї колісної пари проведено оцінку ефективності застосування нової конструкції колеса. Як показали розрахунки, при використанні колісної пари з підгумованим гребенем, величини бокових сил у кривих і прямих ділянках шляху значно зменшуються. Так, для прямих ділянок: у режимі тяги на - 25-30%, у режимі вибігу -на 15-20%. Для криволінійної ділянки шляху радіусом 350 м у режимі вибігу - на 1015%, у режимі тяги - на 25%. На малих швидкостях руху, до 1,39-1,94 м/с, величини бокових сил для звичайної конструкції колісної пари та колісної пари з підіумоізаним

гребенем однакові.

5. Розроблено математичну модель руху рейкового транспортного засобу в прямих та криволінійних ділянках шляху типу трамвайного вагона ЛТ-20 з уточненим відображенням процесу зчеплення, що дозволяє на стадії проектування оцінити Ефективність конструктивних удосконалень і їх вплив на тягово-зчіпні та динамічні якості екіпажа.

6. Проведено оцінку адекватності розробленої математичної моделі. Порівняння проводилося за допомогою результатів моделювання руху трамвайного вагона ЛТ-10, у модель якого були закладені передумови, що використовувалися в математичній моделі трамвая ЛТ-20 і порівнювалися з даними експериментальних досліджень. Результати розрахунків підтвердили достовірність моделі. Так, наприклад, розбіжність розрахункових та експериментальних даних за величинами максимальних бокових сил у діапазоні швидкостей 1,39-5,55 м/с склала 15-30%, за величинами коефіцієнтів вертикальної динаміки-до 5%, коефіцієнтів горизонтальної динаміки - 10-15%.

Результати розрахунків за математичною моделлю руху трамвайного вагона типу ПТ-20 показали, що:

- сила тяги та фрикційний стан контакту колеса з рейкою суттєво впливає на протікання динамічних процесів при русі залізничного екіпажа. Так, при У=2,78 м/с , 11=0,15 і М-г=4 кНм на колісну пару збільшення математичних очікувань максимальних зокових сил у порівнянні з режимом вибігу склало для рейкового транспортного ¡асобу, що рухається по нових рейках, 70%. Зниження з 0,3 до 0,15 при русі на вибігу 5 У=2,78 м/с призвело для рейкового транспортного засобу з новими колесами, що рухається по зношених рейках, до збільшення бокових сил удвічі;

7. Проведено оцінку ефективності нових розробок, що використовуються в сонструкції трамвая: конструкції кузова трамвая ЛТ-20, візків, системи управління *іТЕД (за запропонованими методиками - коефіцієнтах вертикальної динаміки, зокових силах, силах зчеплення).

8. Результатами дисертаційної роботи є тягово-динамичні розрахунки, розробка рекомендацій щодо вибору конструкції екіпажної частини та впровадження пакету прикладних програм для інженерів-конструкторів.

9. З участю автора розроблені конструктивні рішення, що поліпшують умови 5еалізації рейковим транспортним засобом сил зчеплення коліс з рейками в режимі гяги (гальмування), за якими одержано пате)гг № 20365А та позитивні рішення за ¡аявками на винаходи № 95063073, 95083855.

10. Результати розрахунків за математичною моделлю руху рейкового гранспортного засобу підтвердили ефективність використання згаданих вище сонструктивних рішень.

Так, конструкція візка залізничного транспортного засобу (патент №20365А, ИЗСИ В61Р 15/00), дозволяє збільшити коефіцієнт використання зчеплення до 5% при ^=1,39 м/с. При використанні способу підвищення тягово-динамічних якостей іейкових транспортних засобів за рахунок застосування похилих тяг (заявка на винахід ч'і 95063073, МПК В21С 15/00) є можливість збільшення коефіцієнта використання

зчеплення до 16% при V=l,39 м/с і 10% при V=2,78 м/с. При застосуванні нов-конструкції гасника коливань (заявка на винахід №95083855, МІЖ F16F 15/01 збільшення коефіцієнта використання зчеплення складає 4% при V=l,39 м/с і 2,2 % пр V=2,78 м/с.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

I. Голубенко А.Л., Кащура А.Л., Костюкевич А.И., Горбунов Н.Р Вивденко Ю.Г. Комплексная оценка тягово-динамических качеств локомотивов і стадии проектирования. Деп. в ГПНТБ Украины 21.02.96. №590 - Ук9б.

, 2. Голубенко A.JL, Кашура А.Л., Вивденко Ю.Г. Математическая моде; движения трамвая с асинхронным тяговым приводом. Деп. в ГПНТБ Украины 02.04.9 №843 - Ук9б.

3. Голубенко А.Л., Вивденко Ю.Г. Оценка тягово-динамических качесг рельсового экипажа с продольной связью колес // Вісник Східноукраїнської державного університету. Вид-во СУДУ. Серия “Транспорт”. - Луганськ, 1999. №2(18).-С.76-89.

4. Горбунов Н.И., Костюкевич А.И., Капхура А.Л., Вивденко Ю.Г. О методг подготовки к принятию технического решения // 36. наук, праць. Вид-во СУДУ. Сер “Транспорт”. - Луганськ, 1998. - С.47-54.

5. Вивденко Ю.Г., Спирягин В.И. Исследование конструкции колесной парі позволяющей уменьшить боковые динамические силы // Вісник Східноукраїнсько] державного університету. Вид-во СУДУ. Серія “Транспорт”. - Луганськ, 1999. №1(16).-С.64-69.

6. Голубенко А.Л., Вивденко Ю.Г., Кашура А.Л. Проверка адекватносі математической модели для оценки тягово-динамических качеств трамвая ЛТ-10 // 3 наук, праць. Вид-во СУДУ. Серія “Транспорт”. - Луганськ, 1999. - С.38-46.

7. Голубенко О.Л., Костюкевич О.І., Кашура О.Л., Вівденко Ю.Г., Вплив сш тяги на динамічні процеси при русі рейкового транспортного засобу // Проблем транспорту та шляхи їх вирішення: Тез. доповіді. Міжнар. наук.-техн. конф. - Киі 1994.-C. 107.

8. Голубенко А.Л., Кашура А.Л., Горбунов Н.И., Вивденко Ю.Г., Слюсарева Л.і Исследование движения перспективного трамвайного вагона // Проблемы развиті локомотивостроения: Тез. докл. 5-й Международной научн.-техн. конференции. Алушта, 1995. - С.10.

9. Голубенко А. Л., Кашура А.Л., Вивденко Ю.Г. Уменьшение изно поверхности катания бандажа путем совершенствования его профиля // Проблем механики железнодорожного транспорта: Тез. докл. 9-й Международной научн.-тех конференции. - Днепропетровск, 1996. - С.108.

10. Пат. 20365 А, МКИ B61F 5/00 “Візок залізничного транспортного засоб) Заяв. 09.02.95. Опубл. 27.02.98. - Бюл. №1 - 5 с. Горбунов М.І., Поліщук В J Міщенко К.П., Кашура О.Л., Вівденко Ю.Г., Віхляєва Н.В., Нгуєн Тієн Лок (В’єтнам).

II. Заяв, на винахід № 95063073, МПК В21С 15/00 “Спосіб підвищення тягов динамічних якостей локомотивів”. Подан. 30.06.95. Горбунов М.І., Кашура O.J

Іоліщук В.А., Мищенко К.П., Беляев A.I., Вівденко Ю.Г.

12. Заяв, на винахід №95083855, МІЖ F16F 15/00 “Гасник коливань”. Подан. ! 1.08.95. Горбунов М.І., Голубенко О.Л., Кашура О.Л., Тасанг Е.Х., Вівденко Ю.Г., ¡єлозьоров Є.В., Поліщук В.А.

АНОТАЦІЯ

Вівденко Ю.Г. “Комплексна оцінка впливу конструктивних особливостей екіпажної частини на тягово-динамічні якості рейкового транспортного засобу на стадії іроектування”. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за яеціальністю 05.22.07 - Рухомий склад залізниць і тяга поїздів. - Східноукраїнський іержавний університет, м. Луганськ, 2000.

Захищається 9 наукових праць, 1 патент і 2 позитивних рішення на винахід, які містять дослідження питання оцінки впливу змін, що вносяться у конструкцію ікіпажпої частини, на тягово-динамічні якості рейкових транспортних засобів. На юнові математичної моделі просторових коливань трамвайного вагона розроблено методику оцінки тягових і динамічних якостей конструкцій рейкового транспортного ;асобу. В запропонованій математичній моделі врахована взаємна робота механічної та їлектричної частин екіпажа; показано вплив сили тяги та фрикційного стану в контакті солеса з рейкою на тривання динамічних процесів у системі “рейковий транспортний іасіб - шлях” у поперечному напрямку. Проведено перевірку адекватності поданої математичної моделі шляхом порівняння результатів розрахунку з жспериментальними даними.

Виконано оцінку тягово-динамічних якостей трамвайного вагона ЛТ-20; оцінено ¡фективність використовуваних конструктивних рішень, спрямованих .на поліпшення содових властивостей рейкового транспортного засобу.

Ключові слова: рейковий транспортний засіб, трамвайний вагон, зчеплення, :ила тяги, динамічні сили.

АННОТАЦИЯ

Вивденко Ю.Г. “Комплексная оценка влияния конструктивных особенностей экипажной части на тягово-динамические качества рельсового транспортного средства іа стадии проектирования”. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по :пециальности 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов. -Зосточноукраинский государственный университет, г. Луганск, 2000.

Защищается 9 научных робот, I патент и 2 положительных решения на »обретения, содержащих исследование вопроса оценки влияния вносимых изменений і конструкцию экипажной части на тягово-динамические качества рельсовых гранспортных средств.

При выполнении диссертации был проведен обзор работ, посвященных

вопросам оценки тяговых и динамических качеств рельсовых транспортных средств. В процессе исследования установлено, что до настоящего времени основным показателем, которым характеризуется рельсовое транспортное средство, является наличие хороших динамических качеств. При этом тяговые качества в расчет не берутся, хотя последние исследования показывают, что процессы реализации силы тяги и динамика экипажа тесно взаимосвязаны. Комплексная оценка по показателям тяги и динамики до сих пор не проводится. Рельсовое транспортное средство является сложной технической системой, и оценка пригодности этой системы к эксплуатации -довольно сложная задача. Для того, чтобы ее решить, необходимо определить, какие критерии для тяговых и динамических качеств являются основными. Большое распространение в теории технических систем получила методика, которая позволяет оценить техническую конструкцию с помощью бальных оценок. Для этого определяются основные тяговые и динамические качества, а затем разрабатывается бальная шкала оценок, определяющая тот или иной уровень (например 5-ти бальная, где I - наихудший показатель, а 5 - наилучший показатель).

Проведенный обзор отечественных и зарубежных источников литературы в которых рассматриваются конструкции тягового привода подвижного состава показал, что на железнодорожном транспорте тяговые приводы с АТЭД нашли ограниченное применение. Но отмечено, что применение асинхронных двигателей позволяет реализовать более высокий коэффициент сцепления по сравнению с двигателями постоянного тока. В работе также рассмотрены вопросы применения колесных пар нетрадиционной конструкции, к которым относятся колесные пары с независимо вращающимися колесами, подрезиненные колесные пары и колесные пары с регулируемым скольжением. Сделан вывод, что колесные пары с независимым вращением имеют существенные преимущества перед колесными парами традиционной конструкции по критериям износа, величинам динамических сил и устойчивости движения,

В диссертации рассмотрены конструктивные факторы, существенно влияющие на процессы взаимодействия колеса и рельсовой колеи. Определены зависимости изменения радиуса колеса по кругу катания ЛЩу) и тангенса угла наклона у tg(y(y)) общей касательной к поверхности колеса и рельса в точке контакта от поперечного смещения колесной пары относительно рельсовой колеи. Предложена новая конструкция колесной пары с подрезиненным гребнем, которая позволяет уменьшить динамическое воздействие колесной пары на путь. Для этой конструкции разработана математическая модель движения по которой проведены расчеты эффективности ее использования. Результаты расчетов говорят о существенном, до 25-30%, уменьшении боковых сил.

В ходе выполнения работы составлена математическая модель пространственных колебаний трамвайного вагона, которая положена в основу разработанной методики оценки тяговых и динамических качеств новой конструкции трамвайного вагона. В модели учтена взаимная работа механической и электрической частей экипажа, особенностью конструкции которого является наличие трехсекционного сочлененного

'зова. Тележка имеет попарно связанные в продольном направлении колеса, передача гового момента от АТЭД для которых осуществляется отдельно для левой и правой орон. Двигатели также расположены продольно.

Проведена проверка адекватности предложенной математической модели путем авнения результатов расчета движения трамвайного вагона JIT-10 с спериментальными данными, полученными отделом прочностных и динамических :пытаний ГХК “Лугансктепловоз”. Как показало сравнение, математическая модель 1стоверно описывает динамические и тяговые процессы, происходящие при ;ижении. Отклонение результатов расчета от экспериментальных данных составляет i-30%, что говорит о достаточной точности. Оценка тягово-динамических качеств амвайного вагона ЛТ-20 показала, что он обладает лучшими тягово-динамическими чествами по сравнению с трамваем ЛТ-10. Математическая модель позволила ювести оценку эффективности предлагаемых конструктивных решений, травленных на улучшение тягово-динамических свойств экипажа. В частности, шучена оценка применения фрикционного гасителя колебаний, существенным личием которого от известных конструкций является возможность регулирования о характеристик в зависимости от режима движения. Предложена конструкция лежки транспортного средства, позволяющая производить перераспределение 1грузок по колесным парам, что в свою очередь позволяет увеличить коэффициент ¡пользование сцепной массы. Также предложено использовать наклонные поводки в лежках железнодорожного транспортного средства, расположение и конструкция »торых дает возможность регулировать нагрузку от колесной пары на рельс, а здовательно и использование коэффициента сцепления. Расчет по модели показал, •о применение перечисленных выше конструктивных решений приводит к сличению коэффициента сцепления от 4 до 16%.

Основным результатом проведенного исследования является методика, >зволяющая проводить оценку тягово-динамических качеств рельсового |анспортного средства с продольной связью колес и асинхронным тяговым приводом, ^пользование разработанной методики показано на примере оценки тягово-гаамических качеств трамвайного вагона ЛТ-20.

Ключевые слова: рельсовое транспортное средство, трамвайный вагон, сцепление, ша тяги, динамические силы.

SUMMARY

Vivdenko Yu.G. “Complex estimation of constructive features’ influence of carnage irt on tractive-dynamic quality of rail-transport means of conveyance on the stage of ojecting”. - Manuscript.

Thesis for the Degree of Candidate of Technical Sciences, speciality 05.22.07 -Dlling-stock of rail ways and tractive force of trains. East-Ukrainian State University, igansk, 2000.

9 scientific works, 1 patent and 2 positive solutions on the claim fir the inventions,

reflecting the investigation of the estimation of the changes in the construction of the carriag part on tractive-dynamic quality of the rail - transport means of conveyance are defendei On the base of the mathematical model t>f the space vibration of the tram car method < estimation of tractive and dynamic qualities of rail-transport vehicle construction have bee developed. In this model mutual work of mechanical and electrical parts of carriage has bee taken into account, the influence of tractive force and friction state in the contact of whei with rail on the dynamic processes in the system “rail-transport vehicle-track” in transvers; direction has been shown. Adequacy verification of the given mode! has been proved b comparing the results of computation with experimental data.

Estimation of tram-car LT-20 tractive-dynamic qualities and constructive designs use for improving of road performance characteristics has been made.

Key words: a rail vehicle, tram car, coupling, fore " ^ ^ "