автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Обоснование конструкции и параметров экипажной части перспективного четырехосного тепловоза по тяговым и динамическим показателям

Общие выводы и рекомендации

В результате выполненных исследований получены следующие выводы и рекомендации.

1. Предложенный в работе метод проектирования системы передачи тяговых усилий на основе методов строительной механики и численных исследований на ЭВМ позволяет повысить эффективность принимаемых решений и сократить сроки проектирования.

2. Для четырехосного тепловоза с двухступенчатым рессорным подвешиванием наилучшим конструктивным решением с точки зрения максимума коэффициента использования сцепного веса является применение наклонных тяг для передачи тяговых усилий.

3. Рассмотренные три схемы установки наклонных тяг (четыре тяги, две внутренние или две наружные) могут обеспечить при соответствующих углах их наклона одинаковые тяговые качества с обеспечением коэффициента использования сцепного веса порядка 92,5.

4. Выбор той или иной схемы установки наклонных тяг должен определяться исходя из их динамической нагруженности и конструктивных соображений. При этом следует иметь ввиду, что схема с двумя наружными тягами приводит к максимальным по сравнению с другими схемами вертикальным смещениям автосцепок.

5. Разработана математическая модель пространственных колебаний четырехосного экипажа и методика компьютерного моделирования, позволяющие исследовать движение локомотива в прямых и кривых участках пути в режимах выбега и тяги и определять динамические показатели.

6. Выполненные теоретические расчеты ходовой динамики макета четырехосного тепловоза и сравнение полученных результатов с данными натурных испытаний позволили сделать вывод о достоверности результатов.

7. Натурные испытания четырех вариантов исполнения экипажной части макета выявили преимущества по динамическим качествам экипажа с двухступенчатым подвешиванием и наклонными тягами. Динамические показатели этого варианта значительно ниже нормативных.

8. Схема установки наклонных тяг практически не влияет на динамические показатели локомотива при движении на выбеге и в режиме тяги.

9. Исследование динамики тепловоза численными методами позволило установить: действие силы тяги незначительно влияет на большинство динамических показателей за исключением рамных сил, которые уменьшаются (до 40%) при движении со скоростями ниже 60 км/ч; отключение двух наклонных тяг (наружных или внутренних) не приводит к заметному изменению динамических показателей экипажа; для снижения динамических усилий в наклонных тягах следует уменьшать продольную жесткость наклонных тяг до конструктивно возможной; увеличение поперечной жесткости связи колесных пар с рамой тележки приводит к росту пиковых значений рамных сил, хотя дисперсия процесса меняется мало; проектный экипаж мало чувствителен к изменению параметров вертикальных и горизонтальных гасителей колебаний в пределах ±40% и продольной жесткости связи колесных пар с рамой тележки в пределах ±100%.

10. Выполненный анализ позволил рекомендовать следующие рациональные параметры экипажа: параметр гидравлических гасителей вертикальных колебаний 100 кНс/м, горизонтальных - 80 кНс/м; жесткость продольной связи колесных пар с рамой тележки (на буксу) 29 МН/м, поперечной - 1,5 МНУм.

137

11. Сравнивая показатели динамики самого тепловоза ТЭМ21 и его макета можно сделать заключение о том, что разница между ними несущественна и, учитывая хорошее совпадение результатов теоретических и натурных испытаний макета, можно утверждать, что прогнозируемые динамические показатели тепловоза ТЭМ21 будут хорошими и вполне удовлетворяющими действующим Нормам

138

1. Аброскин П.И., Белогорский Д.Г., Бондаренко Б.Р. и др. Магистральные электровозы. Механическая часть электровозов. - М.: Машиностроение, 1967. - 436 с.

2. Аммерал JI. Интерактивная трёхмерная машинная графика//Пер. с англ. -М.: "Сол Систем", 1992.-317 с.

3. Андреев А.А. К вопросу о выборе продольной связи кузова и тележек локомотива//Конструирование и производство транспортных машин: Респ. межвед. Научно-технический сб./Харьков;Высш. школа. Изд-во Харьк. ун-та, 1981.-вып.13.-С 31-33.

4. Березин В.В., Голубятников С.М., Кокорев А.И. Исследование динамики механизма, связывающего тележку с промежуточной рамой тепловоза ТЭМ7/Тр.ВНИТИ. Коломна. - 1981. -вып.53. - С.31-40.

5. Березин В.В. Исследование механизмов, передающих силы тяги и торможения в системе "тележка-кузов" железнодорожных экипажей: Авто-реф. дисс. . канд. техн. наук. -М., 1983. 23 с.

6. Березин В.В., Кокорев А.И., Лысак В.А. Конструкции соединений тележек с кузовом локомотива: Обзор. М.: ЦНИИ ТЭИ тяжмаш. — Транспортное оборудование, сер.5, вып.5. - 1985. — 48 с.

7. Бирюков И.В., Беляев А.Н., Рыбников Е.К. Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог. —М.: Транспорт, 1986. 256 с.

8. Боржо К. Передача веса. Математический анализ тележечных локомотивов//Ежемесячный бюллетень МАЖК. 1965. - №6, 7.

9. Вальран О., Ягинский А. Исследование механических систем методами динамического моделирования//Железные дороги мира. — 1987. — №12. С.36-45.

10. Вериго М.Ф., Коган АЛ. Взаимодействие пути и подвижного состава/ Под ред. М.Ф. Вериго. М.: Транспорт, 1986. - 559 с.

11. И. Вериго М.Ф., Петров Г.И., Хусидов В.Д. Имитационное моделирование сил взаимодействия экипажа и пути//Бюллетень ОСЖД. Варшава. -1993.-№4, С. 3-8.

12. Волков И.В. Динамическая модель локомотива//Проблемы механики железнодорожного транспорта. Повышение надежности и. совершенствование подвижного состава: Тез.докл.Всесоюз.конф. Днепропетровск: 1988. -С.78.

13. Гарг В.К., Дуккипати Р.В. Динамика подвижного состава//Пер. с англ; под ред. Н.А. Панькина. М.: Транспорт, 1988. - 391 с.

14. Герасимов В.А, Исследование динамических качеств индивидуальных тяговых приводов тепловозов с электрической передачей: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Брянск, БИТМ, 1979. - 24 с.

15. Гладигау А. Исследование явлений разгрузки осей на локомотивах с двухосными тележками//Ежемесячный бюллетень МАЖК. 1962. - № 9. -С.3-25.

16. Годыцкий-Цвирко A.M. Взаимодействие пути и подвижного состава железных дорог. М .: Гострансиздат, 1931. - 215 с.

17. Голубенко A.JI. Сцепление колеса с рельсом. Изд. 2-е, доп. и пере-раб. Луганск: Изд-во ВУГУ, 1999. - 476 с.

18. Григоренко В., Доронин В. Некоторые особенности взаимодействия в системе колесо-рельс при прохождении кривых малого радиуса//Межд. конф. ассоциации тяжеловесного движения: Проблемы взаимодействия колеса и рельса. М.: 1999. - т1. - С. 131-134.

19. Данович В.Д. Пространственные колебания вагонов на инерционном пути: Автореф. дисс. . д-ра техн. наук. Днепропетровск, 1982. - 44 с.

20. Демченко И.П. Влияние продольных связей тележек с кузовом на динамические качества и реализацию силы тяги электровозов: Автореф. дисс. . канд. техн. наук.-М.: МИИТ, 1993.

21. Евстратов А.С. Экипажные части тепловозов. — М.: Машиностроение, 1987. 136 с.

22. Жуковский Н.Е. Теория прибора инженера Ромейко-Гурко//Собр.соч. М.Л.: Госиздат, 1949. - ТЗ. - С.329-33 3.

23. Загорский М.В. Развитие и перспективы тепловозостроения на Брянском машиностроительном заводе. М., Тяжелое машиностроение. № 1, 2000. С. 35-40.

24. Загорский М.В., Карпов Ю.М., Михальченко Г.С., Симонов В.А. Исследование динамики универсального тепловоза на двухосных тележ-ках//Сб. науч.-техн. работ. Брянск: БМЗ, БГТУ, 1999. - С.163-169.

25. Загорский М.В., Никифоров Н.И. Исследование математической статической модели новых четырехосных тепловозов//Сб.науч.-техн.работ. -Брянск: БМЗ, БГТУ, 1999. С. 170-177.

26. Загорский М.В., Симонов В.А. Исследование нагруженности наклонных тяг четырехосного тепловоза. Вестник ВУГУ. Серия Транспорт. -№7(29). Луганск: ВУГУ, 2000. - С. 16-19.

27. Загорский М.В., Никифоров Н.И. Прогнозирование тяговых качеств на стадии проектирования экипажной части локомотива/Вопросы транспортного машиностроения: Сб.науч.тр. под ред. Г.С. Михальченко. Брянск: БГТУ, 2000.-С. 16-22.

28. Загорский М.В., Симонов В.А. Исследование ходовой динамики четырехосного тепловоза в режиме выбега и тяги/Вопросы транспортного машиностроения: Сб.науч.тр под ред. Г.С. Михальченко. Брянск: БГТУ, 2000. -С. 16-22.

29. Загорский М.В., Михальченко Г.С., Симонов В.А. Исследование динамики четырехосного тепловоза нового поколения// Состояние и перспективы развития электроподвижного состава: Тез.докл.Ш Междунар.конф.- Новочеркасск, 2000. С102-103.

30. Зарифьян А.А. Прогнозирование переходных режимов в электромеханической системе электровоза: Автореф. дисс. . д-ра техн. наук, Ростов-на-Дону, 1997. 34 с.

31. Иванов В.Н., Смирнов В.Е. Определение характеристик надежности колесно-моторных блоков тепловозов с различными типами подвешивания тяговых двигателей/Лр.МИИТ. 1972. - вып.415. - С.37-49.

32. Инструкция по формированию, ремонту и содержанию колесных пар тягового подвижного состава железных дорог колеи 1520 мм. М.: Те-хинформ, 2000. - 136 с.

33. Исследование взаимодействия пути и подвижного состава в США// Железные дорого мира. 1991. - №9. - С.45-48.

34. Ковалев Н.А. Боковые колебания подвижного состава. М.: Транс-желдориздат, 1956.-248 с.

35. Кодинцев И.Ф., Бабаков Е.В. Электровоз двойного питания ЭП10: особенности конструкции и электрических схем//Локомотив. 1999. - №10.- С.30-34.

36. Конструкция и динамика тепловозов/ Под ред. В.Н. Иванова. М.: Транспорт, 1974. - 336 с.

37. Коняев А.Н. Улучшение использования сцепного веса тепловозов с индивидуальным приводом колесных пар//Научно-технический сборник. -"Машиностроение", 1964.-№ 6.

38. Коняев А.Н., Роберман P.M. Тепловоз 2ТЭ10Л с улучшенным использованием сцепного веса. Транспортное оборудование (НИИИНФОРМтяжмаш). 1964. - №5.

39. Коняев А.Н., Андреев А.А. Выравнивание нагрузок по колесным парам тележки при действии касательной силы тяги//Сб.статей Локомотиво-строение. -Изд-во Харьк. ун-та, 1975. вып.7. тг С.3-8.

40. Королев К.П. Вписывание паровозов в кривые участки пу-ти//Тр.ЦНИИ ТЭИ МПС. 1950. - вып.37. - С.224.

41. Коссов B.C. Динамическая нагруженность опорно-рамного привода локомотива с редуктором на оси и методика его ускоренных ресурсных испытаний: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. М.: ВНИИЖТ, 1992. - 26 с.

42. Коссов B.C. Улучшение условий взаимодействия колес локомотивов с рельсами//Железные дороги мира. 2000. - №4. - С.22—29.

43. Кравченко А.И. О локомотивах с полным использованием сцепного веса//Известия вузов. Машиностроение. 1960. — №3.

44. Кравченко А.И. Братолюбов В.Б. Интегральный способ оценки тягового электропривода//Известия вузов. Электромеханика. 1963. - №2.

45. Кудрявцев Н.Н. Исследование динамики необрессоренных масс вагонов/Яр .ВНИИЖТ. вып.287. - М.: Транспорт, 1965. - 168 с.

46. Ликратов Ю.Н. О возможности улучшения тяговых свойств локомотивов/Железнодорожный транспорт. 1983. - №2. - С.46-48.

47. Ликратов Ю.Н. Использование массы локомотивов с наклонными тягами//Оптимизация управления и повышения эффективности работы локомотивов/ Под ред. A.M. Костромина. Гомель, 1984. - С.53-57.

48. Лурье А.И. Аналитическая механика. -М.: Физматиз, 1961. 314 с.

49. Магистральные электровозы: общие характеристики. Механическая часть/В.И. Бондарев, И.Ф. Кодинцев, А.И. Кравченко и др. М.: Машиностроение, 1991.-224 с.

50. Мартынелли М. Пути создания локомотива с улучшенным использованием сцепления//Ежемесячный бюллетень МАЖК. 1966. — №7.

51. Марье Г. Взаимодействие пути и подвижного состава/ Перевод под ред. Н.А. Бредихина, Н.Т. Митюшина и Ф.В. Пугачевского. — М.: Госжелдор-издат, 1933.-С.338.

52. Математическое моделирование динамики электровозов/А.Г. Ники-тенко, Е.М. Плохов, А.А. Зарифьян, Б.И. Хоменко; под ред. А.Г. Никитенко. М.: Высшая школа, 1998. 274 с.

53. Математическое моделирование колебаний рельсовых транспортных средств/В.Ф. Ушкалов, Л.М. Резников, B.C. Иккол и др.; под ред. В.Ф. Ушка-лова. — Киев: Наук, думка, 1989. 240 с.

54. Медель В.Б. Исследование тяговых свойств электровозов серии ВЛ22. М.: Трансжелдориздат, 1954.

55. Медель В.Б. Взаимодействие электровоза и пути. М.: Трансжелдориздат, 1956.

56. Михальченко Г.С. Исследование горизонтальных колебаний тележек локомотивов с различным расположением тяговых электродвигателей на аналоговых вычислительных машинах. Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Ростов-на-Дону: РИИЖТ. 1968.

57. Михальченко Г.С., Пилюшин Н.А. Влияние продольной несимметрии трехосных тележек на динамические качества магистрального локомотива. //Тез.докл.54-й науч.конф.проф.-препод.состава: в 2-ч ч. ч.1, Брянск: БГТУ, 1998. - С.43-44.

58. Михальченко Г.С., Симонов В.А., Загорский М.В. Распределение усилий в наклонных тягах грузового тепловоза//Тез.докл.55-й науч.конф.; под ред. И.В. Говорова. Брянск: БГТУ,1999. - С.84-85.

59. Разработка методологии выбора структуры и параметров экипажной части многоосных локомотивов и ее реализация при проектировании восьмиосных тепловозов: Автореф. дисс. . д-ра техн. наук. -М.: МИИТ, 1987.-48 с.

60. Новые итальянские скоростные тепловозы серии Е444. ЦНИИ ТЭИ МПС. Ежемесячный бюллетень технико-экономической информации. -1970. - №5. - С.9-12.

61. Новые локомотивы компании Alstom/УЖелезные дороги мира. -1998. -№10. С.24-31.

62. Нормы для расчета и оценки прочности несущих элементов, динамических качеств и воздействия на путь экипажной части локомотивов железных дорог МПС РФ колеи 1520. М.: ВНИИЖТ МПС, 1998. - 145 с.

63. Павленко А.П. Динамика тяговых приводов магистральных локомотивов. -М.: Машиностроение, 1991. 192 с.

64. Павленко А.П., Коропец П.А. О влиянии наклонных тяг связей кузова с тележками на динамику электровозов//Тр.РИИЖТ. 1986. - вып.176. — С.3-10.

65. Повышение надежности экипажной части тепловозов/ Под. ред. J1.K. Добрынина, М.: Транспорт, 1984. 148 с. , s

66. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации.-М.: МПС, 2000. 192 с.

67. Правила тяговых расчетов для поездной работы. М.: Транспорт,1985. -287 с. ,

68. Радченко Н.А. Криволинейное движение рельсовых транспортных средств. Киев: Наук, думка, 1988. - 216 с.

69. Ромен Ю.С. Методы расчетов динамических процессов в подвижном составе с учетом неровностей железнодорожного пути в эксплуатации: Автореф. дисс. . д-ра техн. наук. — М.: 1986. 31 с.

70. Сергиенко П.Е., Остапенко В.М. Особенности динамических процессов в колесно-моторном блоке с опорно-осевым подвешиванием при бук-совании//Сб. науч. тр. АО ВЭлНИИ: Электровозостроение. Т.ЗЗ. - Новочеркасск, 1993. - С.88-96.

71. Совместная работа фирм по унификации электровозов и теплово-зов//Тр.ЦНИИ ТЭИ МПС. Ежемесячный бюллетень технико-экономической информации. 1968. - №4. - С.3-14.

72. Соловьев К.М., Латышева Н.И. Математическая модель экипажа типа 2-2 с наклонными продольными связями тележек с кузовом для исследования колебаний в продольной вертикальной плоскости//Тр.ВЭлНИИ.1986. -Т.27. С.29-39.

73. Соловьев К.М., Тарасова Е.А. Влияние параметров наклонной тяги продольной связи кузова с тележками на динамические качества электрово-за//Тр.ВЭлНИИ. 1987. - Т.28. - С.125-131.

74. Тележечные экипажи локомотивов для повышенных скоростей дви-жения//Тр.ЦНИИ ТЭИ МПС. 1962. -вып.248.

75. Тележка железнодорожного транспортного средства: Патент 2168432 зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации г.Москва, 10 июня 2001г./ Н.И. Никифоров, М.В. Загорский, JI.H. Гулакова.

76. Тепловозы. Типовая методика испытаний на безопасность (ходовые динамические). МПС. Коломна, ВНИТИ, 1994. - 20 с.

77. Тяговое транспортное средство: Патент 2143354 зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации г.Москва, 27 декабря 1999г./ М.В. Загорский, Н.И. Никифоров, З.С. Хаимова.

78. Универсальные тепловозы нового поколения Blue TigerZ/Железные дороги мира. 1998. - №9. - С.36-41.

79. Устройство продольной связи тележки с кузовом локомотива: Патент 2176604 зарегистрирован в Государственном реестре изобретений Российской Федерации г.Москва, 10 декабря 2001г./ Н.И. Никифоров, М.В. Загорский, JI.H. Гулакова.

80. Ушкалов В.Ф. Влияние профиля колес на динамику железнодорожного экипажа и износ колес и рельсов//Межд. конф. ассоциации тяжеловесного движения: Проблемы взаимодействия колеса и рельса. М. - 1999. -т.1. - С.87-93.

81. Хейман X. Направление железнодорожных экипажей рельсовой колеи. М.: Трансжелдориздат, 1957. - 416 с.

82. Химстедт У. Комплексный подход к проблеме качества// Железные дороги мира. 1991. - №10. - С.29-31.

83. Цеглинский К.Ю. Железнодорожный путь в кривых. М., 1983.155 с.

84. Шацилло А.А. Тяговый привод электроподвижного состава. М.: Трансжелдориздат, 1961. - 222 с.

85. Шестиосный скоростной электровоз серии ЕОЗ железных дорог ФРГ//Тр.ЦНИИ ТЭИ МПС. Бюллетень технико-экономической информации, 1966. №6. - С.3-20.

86. Carter F.W. On the Action of a Locomotive Driving Wheel. Proceeding of the Royal Society, 1926, Series A, vol. 112, P. 151-157.

87. Joly R., Pyrgidis C. Rail Vehicle Running through Curves Guiding Forces, Rail International, 1990, № 12, P. 11-28.

88. Pater de A.D. On the Reciprocal Pressure between Two Elastic Bod-ies//Proc. of Symp. on Rolling Contact Phenomena. Amsterdam: Ed. Bidwel, 1962.-P. 29-75.

89. Porter S.M. The Mechanics of a Lokomotive on Courved Treck.-"Rallway Eng.".-1934.-55.-vol. 7.-P. 10-12.

90. Bychly I. Fuhrung und Lauf des Lokomotivrades in Gleise. Schweize-rische Bauzeitung, 1923, vol. 32, №2, S.l 19-125.144

91. Kik W. u.a. Auswirkugen des Rad- Schiene- Kontakts beim Boge-neinlauf auf eine Antribregelung//ZEV+DET Glas. Annalen.- 1997.-№2/3.-S. 234244.

92. Klingel H. Uber den Lauf der Eisenbahnwegen auf gerader Bahn. Organ fxir die Fortshritte des Eisenbahnwagens in technischer Beziehung//Neue Fogle.XX Band.-1883.-№.4-S. 113-123.

93. Miiller G.Th. Dynamische Probleme des Bogenlaufes von Eisen-bahnfahrzeugen//ZEV+DET Glas. Annalen.-1956.-vol. 80.-H.8.- S. 233-241.

94. Sachs K. Elektrisehe Triebfahrzeuqe. B. I-II. SEV Huber, 1953.

95. Uebelacker G. Unterschungen iiber die Bewegung von Lokomotiven mit Drehgestellen in Bahnkrammimgen.-Beilage zum Organ f.d.F.E, 1903, B. 40.-S. 1-26.