автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Обоснование выбора схем и параметров тяговых приводов модульного моторвагонного подвижного состава

На правах рукописи

СИНИЦЫН ГРИГОРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СХЕМ И ПАРАМЕТРОВ ТЯГОВЫХ ПРИВОДОВ МОДУЛЬНОГО МОТОРВАГОННОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Специальность 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и

электрификация

- АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ).

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

БИРЮКОВ ИВАН ВЯЧЕСЛАВОВИЧ (МИИТ)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук

КОССОВ ВАЛЕРИЙ СЕМЕНОВИЧ (ВНИКТИ)

кандидат технических наук

РЫБНИКОВ ЕВГЕНИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ (МИИТ)

Ведущая организация —

Брянский государственный технический университет.

Защита диссертации состоится 2006 года

в /3 часов ¿¿Р/СЛтнут на заседании диссертационного совета Д 218.005.01 при Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу: 127994, г. Москва, ГСП-4, ул. Образцова, 15, ауд. 2- ^ О^

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « 02-» с&Э^) 2006 года.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять в адрес университета.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н., профессор

Г.И. Петров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность . проблемы. Подавляющее большинство парка пригородных поездов составляют электропоезда серий ЭР2Р(Т), ЭД2, ЭД4, ЭТ2 и ЭМ2, которые имеют схожие параметры тяговой передачи. В настоящее время на базе модульного принципа разрабатывается проект дизель-поезда с использованием тележек электропоездов ЭД4 и ЭТ2 с приводами класса II (с опорно-рамной установкой тягового электродвигателя и опорно-осевой установкой редуктора); Как показывает анализ выходов из строя элементов ходовой части электропоездов, повреждения редукторов и тяговых муфт на протяжении многих лет -занимают лидирующее положение по неисправностям. Среди них наиболее распространены обрывы болтов крепления резинокордной оболочки, повреждение самих оболочек, ослабление крепежа крышек корпуса редуктора, сползание и проворот фланцев муфты, повреждения подвески редуктора. Кроме того, существующей конструкции резинокордной муфты присущи опасные отказы, неоднократно приводившие к тяжелым увечьям пассажиров. Попытки модернизации конструкции тяговой муфты не решили проблему полностью. Результаты представленной работы выявляют, как за счет рационального выбора упруго-диссипативных свойств тяговой муфты улучшить динамику привода, уменьшить число выходов из строя узлов тяговой передачи и тем самым улучшить эксплуатационные качества моторвагонного подвижного состава (МВПС).

Целью работы является теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение эффективности применения высокоэластичных муфт (ВЭМ) с предварительно сжатыми упругими элементами для снижения динамических нагрузок в тяговом приводе класса II МВПС.

Общая методика исследований. Для выполнения поставленной задачи в процессе работы:

- проведен анализ выходов из строя элементов ходовой части моторвагонного подвижного состава с приводами класса II;

- разработана математическая модель 'колебательной системы моторного вагона на двухосных тележках с высокоэластичными муфтами с предварительно

сжатыми резиновыми элементами и двумя типами упругих элементов буксового рессорного подвешивания: пружинами и резинометаллическими элементами с интегрированными гидравлическими гасителями колебаний (гидрофедерами) в буксовой ступени рессорного подвешивания;

методами математического моделирования выполнено исследование динамики моторного вагона на двухосных тележках с приводом класса II при движении по пути со случайными- неровностями для различных комбинаций торсионной, вертикальной и осево** жесткостей тяговой муфты, диссипативных и инерционных характеристик элементов системы с целью выявления наиболее благоприятного их сочетания с точки зрения снижения динамических нагрузок привода;

проведены стендовые испытания ВЭМ с целью выявления ее механических характеристик; :

проведены сравнительные ходовые натурные испытания моторных тележек, оснащенных типовыми резино-кордными муфтами и ВЭМ;

на основе комплекса теоретических и экспериментальных исследований разработаны предложения по применению ВЭМ в приводах класса II вагонов МВПС.

Научная новизна. В отличие от ранее выполнявшихся исследований, в диссертации впервые проведен целостный комплекс теоретических и экспериментальных исследований динамики моторной тележки с приводом класса И, оборудованными ВЭМ с упругими элементами, работающими в режиме сжатия.

Доказана эффективность применения таких муфт для снижения динамических нагрузок привода и отсутствие негативного влияния на колебания надрессорного строения тележки МВПС.

Практическая ценность. Предложения автора в значительной мере решают проблему снижения динамической нагруженности и повышения надежности тягового привода электропоездов и дизель-поездов с приводом класса И.

Вытекающие из работы практические рекомендации по применению высокоэластичной муфты, которой не присущи опасные отказы, позволяют

решить вопрос предотвращения поражений пассажиров, находящихся в салоне моторного вагона.

Обоснован технико-экономической эффект модернизации тягового привода электропоезда.

Реализация результатов работы. Предложенные автором меры по улучшению динамики тягового привода реализованы на опытном вагоне электропоезда ЭР2Т №717704. Натурные испытания показали практически двукратное снижение динамических нагрузок тягового привода с высокоэластичной муфтой и отсутствие вредного влияния изменений параметров системы привода на динамику надрессорного строения тележки.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены:

- на конференции «Тгацв-МесЬ-АП-СЬеш» в Радомском политехническом университете — г. Радом, Польша 2003;

- на конференции «Неделя науки - 2004. Наука - транспорту» - МИИТ 2004; ' . ]

- на конференции «Безопасность на железнодорожном транспорте» -МИИТ 2005;

- на конференции «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» - ТашИИТ, Ташкент 2005.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка. Она содержит 146 страниц машинописного текста, ' - включающего 90 рисунков, 18 таблиц. Библиографический список содержит 83 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

"Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы в связи с современными требованиями к надежности ходовой части подвижного состава. Снижение стоимости жизненного цикла и повышение коэффициента эксплуатационной готовности требует применения необслуживаемых узлов, а снижение начальной стоимости - применения модульного принципа конструирования. Тяговый привод остается одним из наименее надежных узлов отечественных электропоездов. Поэтому настоящая работа посвящена вопросу

улучшения свойств тягового привода с целью повышения безопасности движения и снижения расходов на обслуживание за счёт повышения надёжности тяговой передачи и расширения сферы ее применения на дизель-поездах.

В первой главе произведена оценка статистических данных по выходам из строя деталей и узлов тягового подвижного состава, на основании которых делается вывод об исключительной актуальности решения вопросов по улучшению работы узла тягового привода.

Рассматривая данные о причинах выхода из строя тяговых муфт можно увидеть, что первое место занимает обрыв болтов, на втором месте повреждение оболочек, и на третьем сползание и проворот фланцев.. Таким образом, можно говорить о том, что имеют место не просто слабые механические свойства элементов привода, а существуют глобальные причины, обуславливающие вышеуказанные повреждения.

По характеру неисправностей и разрушений деталей можно заключить, что большинство из них произошло под воздействием динамических нагрузок. Это подтверждается результатами, полученными при сравнительных динамико-прочностных испытаниях электропоездов на линии с целью определения динамических нагрузок привода. Отмечаются две группы паразитных динамических нагрузок разного происхождения- сравнительно низкочастотные (до 100 Гц), вызванные возмущениями от неровностей пути и высокочастотные-выше 100 Гц, вызванные динамическими явлениями от пересопряжения зубьев зубчатых колес. В настоящей работе рассматривается первая группа факторов, поскольку вторая может быть практически устранена соблюдением требований к точности изготовления зубчатого зацепления.

На основании произведенных оценок выявлены основные причины неудовлетворительной работы тяговых приводов. Обосновано применение ВЭМ в модернизированном тяговом приводе второго класса.

Изучая отечественный опыт создания тяговых приводов МВПС можно видеть, что на сегодняшний дейь на отечественном пригородном МВПС применяются два типа приводов — классов II и III. Приводы класса II оснащены резинокордной тяговой муфтой, не обеспечивающей достаточной торсионной гибкости, не допускающей значительных расцентровок и недостаточно долговечной. Привод класса III (электропоезд ЭД6) не вышел пока из стадии испытаний.

Что касается зарубежного опыта, '!то он имеет свою специфику, обусловленную применением высокооборотных асинхронных тяговых двигателей. При этом для приводов ? класса II находят применение высокооборотные торсионно-жесткие •* зубчатые муфты в случаях, характеризуемых следующими особыми условиями:

низкий уровень высокочастотных возмущений от пути, что обеспечивается при регулярном шлифовании рельсов;

- малая приведенная инерция вращающихся частей привода, что имеет место при легких современных (асинхронных и синхронных) тяговых двигателях или в приводах малой мощности;*

- малое передаточное отношение редуктора и, как следствие низкий приведенный момент инерции системы, ротора, что характерно для высокоскоростного подвижного состава. '

Вместе с тем, в тяговых приводах, применяющих двигатели постоянного тока с частотой вращения до 3000 об/мин, особенно в условиях повышенных возмущений со стороны пути, ' продолжают находить применение резинометаллические муфты с пониженной торсионной жесткостью типа «Рато» (метрополитен Шанхая) (рисунок 1, а), «Тетрафлекс» (пригородный поезд Милана) (рисунок 1, б).

а)

ЕЙ

£------а.

_ жА

б)

и'1Г V

Рисунок 1 — а) механизм передачи с муфтой «Рато»; б) муфта «Тетрафлекс».

Таким образом, в случае сочетания, регулярно шлифуемого пути и высокооборотных асинхронных тяговых двигателей, в настоящее время предпочтительным оказалось применение зубчатой муфты (при наличии достаточно места в осевом направлении, порядка 300 - 350 мм). В случае применения тихоходных двигателей постоянного тока (до 3000 об/мин), особенно в стеснённых для размещения муфты большой длины условиях, а также при значительном возмущении (нешлифованный путь), предпочтительным оказывается применение высокоэластичных муфт.

Исследованиями динамики железнодорожных экипажей вообще и динамики тяговых приводов в частности, занимались многие исследователи в нашей стране и за рубежом. Среди них такие ученые как А.И. Беляев, И.В. Бирюков, Г.И. Бурчак, В.И. Доронин, С.М. Куценко, Б.В. Медель, Д.К. Минов, В.Н. Иванов, А.П. Павленко, М.П. Пахомов, А.Н. Савоськин, Ю.Н. Соколов, М.Я. Суздальцев, Т.А. Тибилов, В.А. Щепетильников, С.Н. Перевозчиков, Х.Г. Усманов и их ученики, а также зарубежные специалисты Альтхамер, Гюг, Мадей, Осецкий, Пасоварелли, Шиба и др. В проведенных ранее теоретических исследованиях было показано положительное влияние снижения торсионной жесткости связи вала якоря с валом малой шестерни на уменьшение динамических нагрузок в приводе МВПС, а также влияние параметров связей букс с рамой тележки на колебания привода, однако в настоящее время, ввиду появления конструкций нового поколения появилась необходимость проведения научно-обоснованного выбора параметров этих связей с экспериментальным подтверждением.

Во второй главе производится выбор схемных решений для тягового привода и буксового подвешиванйя, изложена методика исследования динамики тягового привода моторного вагона электропоезда, основанная на математическом моделировании динамических процессов, описываемых системой дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами, на основании которой производятся динамические расчеты.

Путями снижения динамического момента и сил в узлах тягового привода, как известно, могут быть:

- увеличение базы опирания тягового редуктора;

- применение горизонтальной реактивной тяги;

- изменение упруго-диссипативных связей буксы с рамой тележки

- применение упругой подвески редуктора;

- снижение торсионной жесткости муфты, соединяющей вал тягового электродвигатель и шестерню редуктора;

- снижение торсионной жесткости большого зубчатого колеса (упругий венец).

Все перечисленные выше приемы, кроме последних двух, увеличивают радиальную расцентровку муфты, что негативно сказывается на ее долговечности. Кроме того, некоторые из них предполагают существенное

изменение конструкции привода, что нежелательно при решении задачи модернизации существующего парка МВПС.

С учетом сказанного предпочтительной оказывается схема тяговой передачи с вертикальной реактивной тягой и муфтой с низкой торсионной жесткостью. Однако при снижении жесткостей упругих элементов также снижаются и частоты собственных колебаний привода, что может представлять опасность, так как в случае совпадения их значений с частотами собственных колебаний надрессорного строения тележки при различных режимах движения появляется возможность возникновения резонансных явлений. Поэтому необходимо выбрать такое сочетание упругих и диссипативных характеристик, при которых обеспечивалось бы снижение динамических усилий в приводе без опасности возникновения резонанса в системе* привод - надрессорное строение тележки. На динамические реакции в подвеске редуктора и величины

I *

расцентровок валов муфты также сильно©, влияние оказывают параметры демпфирования колебаний надрессорного строения тележки.

Из сказанного следует, что остается актуальным решение задачи выбора, оптимальных параметров тягового привода второго класса с учетом параметров буксового подвешивания.

В результате анализа тяговых муфт, предлагаемых отечественными и зарубежными производителями, выбор был остановлен на высокоэластичной муфте «Тетрафлекс 630470» (ТЕТКАЕЬЕХ 630470), производимой французской фирмой «Польстра» (РАиЬБТКА) (см.; рисунок 1, б). Технические характеристики муфты приведены в таблице 1. Для сравнения там же приводятся аналогичные данные по резинокордной муфте, применяющейся на МВПС. '

Таблица 1 — Сравнительные технические характеристики тяговых муфт

Наименование Привод ЭР2Р с торообразной резинокордной муфтой «Тетрафлекс 630470»

Номинальный крутящий момент, Н-м 2000 (при средней техн. скорости 73 »км/ч) 4000

Максимальный (кратковременный) крутящий момент, Н-м 4200 (при трогании) 6000

Максимальная частота вращения, мин"1 2300 (при 'ркорости 130 км/ч) 3000

Радиальная жесткость, Н/мм - 645 720

Крутильная (торсионная) жесткость, кН-м/рад 100-387 (с ростом скорости от 40 до 130 км/ч 29

Осевая-составляющая центробежных Сил, Н • .. 1460 -

На существующем отечественном МВПС в буксовой ступени подвешивания в большинстве своем применяется гаситель колебаний фрикционного типа. Наряду с простотой конструкции данный гаситель имеет существенный недостаток: при Износе втулки вертикальной тяги, гаситель оказывается выключенным при малых амплитудах колебаний.

В данной работе в качестве узла вертикальной и горизонтальной связей букс с рамой тележки рассмотрено применение гидрофедеров (рисунок 2, а), представляющих собой конические резинометаллические блоки с интегрированными гидравлическими гасителями колебаний. Основное преимущество гидрофедера с точки зрения его влияния на привод - это обеспечение эффективного демпфирования буксовой ступени за счет диссипативных свойств резины и интегрированного беспоршневого гидрогасителя. Характеристика вертикальной жесткости гидрофедера нелинейная и увеличивается по мере возрастания нагрузки. Гидрофедер также выполняет функции узла передачи продольных и поперечных усилий. Графики зависимости изменения жесткостей от нагрузки гидрофедера представлены на рисунке 2, б, и могут апроксимироваться выражениями:

- для вертикальной жесткости:

С2 = 0,2745 • Pi - 5,5455 • Pz + 803,25 с достоверностью аппроксимации R2=0,9925;

- для горизонтальной жесткости:

CXJ = -0,1426. Pjj + 74,302 • Рхт + 998,51 с достоверностью аппроксимации В?=0,9996,

где Pz, Px,y — силы, приложенные вдоль соответствующих координат.

а)

б)

Рисунок 2 - Гидрофедер: а) вид в разрезе; б) зависимости вертикальной и горизонтальной жесткостей от нагрузки. Параметры жесткости резиновой части гидрофедера могут, при

необходимости, меняться в достаточно широких пределах без изменения его конструкции только за счет изменения показателя твердости резины.

В соответствии с поставленной задачей, при составлении и исследовании уравнений малых колебаний системы экипаж-путь в продольной вертикальной плоскости были приняты следующие допущения:

- кузов вагона, рамы тележек, корпуса редукторов, колесные пары, якоря тяговых двигателей, зубчатые колеса, рассматриваются как абсолютно твердые тела, так как. их жесткости значительно выше жесткостей соединяющих их упругих элементов; •

- упругие и диссипативные связи между массами принимаются линейными с постоянными коэффициентами жесткости и диссипации, соответствующими рабочим точкам сиДовой характеристики;

- величина внутреннего трения резино-металлических элементов в тяговом приводе принимается пропорциональной первой степени скорости деформации;

- все рассматриваемые шарнирные соединения считаются не имеющими зазоров и заменяются упруго-диссипативными связями;

- продольные (вдоль оси железнодорожного пути) и поперечные (поперек оси пути) колебания не рассматриваются;

- все вращающиеся элементы тягового привода (якорь, зубчатые колеса, подшипники, колесная пара) принимаются не имеющими дисбалансов и считается, что при их вращении | не возникает дополнительных возмущений; влияние электромагнитных процессов при колебаниях якоря не учитывается; тяговая муфта считается гомосинетичной;

- боковые и вертикальные колебания экипажа считаются независимыми;

- движение экипажа вдоль пути рассматривается как прямолинейное и равномерное;

- податливость контакта колеса и рельса учитывается в виде эквивалентного упругого элемента с коэффициентом жесткости Ср.

На основании исследований, проведенных ранее, установлена слабая связь между колебаниями экипажа в продольной и поперечной по отношению к оси пути плоскостях. Основная часть кинематических возмущений, передаваемых от колесной пары на привод сосредоточена в вертикальной плоскости, поэтому в данной работе проводились исследования связанных колебаний экипажа и привода только в вертикальной продольной плоскости.

Базовая кинематическая схема системы экипаж-привод-путь приведена на рисунке 3.

С

Л>1?

-xTv \ w

Рисунок 3 - Расчетная кинематическая схема динамической системы экипаж - путь Уравнения колебаний системы приведены ниже:

- уравнения колебаний якорей двигателей:

Фщ, -Л + О, - 0У + А, -б, = МЫ1;

- уравнения крутильных колебаний колесных пар:

PiUm-LM*)-(м+V»+CuQjfi+fiuQjM + nt- уравнения галопирования тележки:

(Фч -Rk -X,)R,с V

iPyJy. -aAj +2±Р6А^-1У cos(a + y)Gj(-1)у +

i j j

+ ¿A, ■/, cos(a + y)• G(-l)y + ¿Cff 1,-cosp-N) -(-l)y +

/ j

j

- уравнения угловых колебаний редукторов относительно оси колесной пары:

1р ■фр]-Мр ■n[zHJ -пфр]{-\)>\-\)> + + \)[фр)(/i +1) - W„j]+ CaL,Gj(-Y)' + + PaLpGj (-1)У + Си(/л + l)Sy + Рм(М + l)Qj + CjfNjC • eos 0(-l)y + PZfÑjC • cos0(-l)y = 0

- уравнения вертикальных колебаний неподрессоренных масс:

•г .-М .-2С--Д.-С со зу-в.-Р со^-в .-2ВЛ .-

»] Р Р] б ] а ' ] ^а ' ] иб )

М ] I ' &ь ИМ ) I 1 РУРУ

Р Р

- уравнения колебаний подпрыгивания тележки:

2 2 2 2 2 2

У У У У У У

- уравнения вертикальных колебаний приведенной массы рельс:

П р] П ] ^П ] Р ] ГР У

- уравнения вертикальных колебаний приведенной массы кузова:

М •• •

В уравнениях введены следующие обозначения:

Qj = Фя] ~(р+Ъ<рР]

с, -г^соэу-^ .соБфг+гХчу

2£7

=Г приу=1, =(/+у) при У=2

Г

А^ собДЧУ -С-созбНУ

А»

Выражения 5 Су, Dj, Лу, В^ Aj . производные по времени

от соответствующих переменных.

Полученные уравнения описывают свободные колебания системы экипаж-

путь. Для исследования вынужденных колебаний вводятся неровности пути,

выступающие в роли возмущения

В случае применения гидрофедеров расчетная кинематическая схема

буксового рессорного подвешивания будет иметь вид, представленный на

рисунке 4.

Рисунок 4 — Кинематическая схема буксового подвешивания с гидрофедерами

На расчетной схеме применены следующие обозначения:

Сб — коэффициент вертикальной жесткости резинометаллической части гидрофедера;

Су — эквивалентный коэффициент жесткости, учитывающий упругие свойства деформируемой резинометаллической части гидрофедера в условиях отсутствия перетекания жидкости;

— коэффициент демпфирования интегрированного гасителя колебаний гидрофедера;

т — эквивалентная расчетная масса, учитывающая инерционные свойства перетекающей жидкости демпфирующей части гидрофедера.

Масса т специальным образом рассчитывается или определяется экспериментально на стенде при определении характеристик гидрофедера.

В силу симметрии кинематической схемы будем считать, что на одну буксу приходится один эквивалентный гидрофедер с удвоенными коэффициентами С& Су, (Зя и т.

Возмущениями системы являются вертикальные неровности пути, полученные при траекторных измерениях, проводившихся НТЦ СПС на участке Москва - Лобня.

В основу оценки динамических качеств вариантов тягового привода положены четыре количественных показателя:

1) величина динамических моментов на валу якоря, определяющая динамические моменты в зубчатой передаче;

2) величина реакции в стержне подвески редуктора, определяющая динамические нагрузки рамы тележки от реакций привода;

3) величина динамической несоосности (расцентровки) валов якоря и

1

редуктора, характеризующая условия работы упругих элементов муфт;

4) величина вертикальных ускорений корпуса тягового двигателя, определяющая нагрузку его узлов.

В результате проведенных расчетов показано, что предпочтительным является применение ВЭМ с коэффициентом торсионной жесткости порядка 32 кН-м/рад, что способствует снижению динамического момента на валу тягового двигателя во всем диапазоне скоростей в 1,6 — 1,8 раза (рисунок 5, а).

Из функции спектральной плотности динамического момента видно, что собственные частоты колебаний привода, оснащенного высокоэластичной муфтой снизились (рисунок 5, б). Одновременно с этим не наблюдается опасных резонансных явлений при колебаниях галопирования тележки (рисунок 6).

По результатам полученных расчетов у производителя была заказана муфта «Тетрафлекс» с предпочтительными параметрами торсионной жесткости. Наиболее близко к ним подходят параметры муфты ТЕТРАФЛЕКС типоразмера

а) в функции от скорости; б) ФСП динамического момента, У=100 км/ч.

Третья глава посвящена стендовым исследованиям свойств ВЭМ.

Совместно с' лабораторией динамики ВНИКТИ были проведены стендовые испытания ВЭМ. В результате исследований были сделаны следующие выводы:

1 ВЭМ нагружалась крутящим моментом до 5,0 кН-м (на 25% выше номинального) и разгружалась при малых остаточных деформациях. Максимальный крутящий момент, допускаемый муфтой, составит 6,0-8,0 кН-м

2 «Статические» жесткости муфты составили:

2.1 Крутильная жесткость

2.2 Радиальная жесткость

2.3 Аксиальная жесткость

2.4 Угловая (карданная) жесткость

3 Превышение температуры резиновых блоков муфты над окружающей (^кр =23-24 "С при Пм=2100 мин*1 и радиальных смещениях осей валов Ая=4 мм и Дя=6 мм)

Таким образом, из рассмотрения совокупности экспериментальных данных по несущей способности, упругим и компенсирующим свойствам муфты «Тетрафлекс 630470» можно заключить, что ее параметры соответствуют требуемым и она не имеет противопоказаний для опытной установки в тяговом приводе электропоезда ЭР2Т для проведения дальнейших исследований.

Четвертая глава посвящена экспериментальным оценкам расчетов, проведенных в работе.

Для испытаний на Московской ж. д. опытный вагон ЭР2Т-717704, оснащенный ВЭМ, установленными на обеих тележках, не имеющий пробега после капитального ремонта, был включен в состав поезда ЭР2Т-7159, состоящий из двенадцати вагонов, также не имеющий пробега после капитального ремонта. Для проведения испытаний стержни подвесок

- 33 кН-м/рад

- 0,64 кН/мм - 280 Н/мм

— 80 Н-м/град

редукторов опытного вагона и сцепленного с ним вагона, оснащенного типовым приводом, были оборудованы тензодатчиками, а буксовые узлы опытной и штатной тележек по одной стороне были оборудованы прогибомерами для фиксирования деформации пружин буксового подвешивания.

Определение собственных частот системы проводилось при двух опытах. Первый предназначался для установления собственных частот колебаний подрессоренной массы тележки, второй — собственных частот системы тягового привода. Собственные частоты колебаний привода определялись из опыта «заторможенного пуска». В результате были получены следующие значения собственных частот: - для типового привода 10,31 Гц;

- для модернизированного привода 5,0 Гц.

Аналогичным образом измерялись собственные частоты колебаний галопирования рамы тележки, только в этом случае пуск осуществлялся при незаторможенных колесах. Результаты вычисления частот колебаний на основании измеренных периодов сведены в таблицу 2. Обозначения в таблице имеют следующий смысл: ВПБ1, ВПБ2 - датчики-прогибомеры, установленные на тележке с модернизированным приводом; ВПБЗ, ВПБ4 - датчики-прогибомеры, установленные на тележке с типовым приводом; РТ1, РТ2 -стержни подвески редукторов, оснащенные тензорезисторами соответственно типового и модернизированного приводов.

Таблица 2 — Собственные частоты колебаний рам тележек и тяговых приводов

ВПБ1 ВПБ2 РТ1 ВПБЗ ВПБ4 РТ2

5,3-8,2 4,2-8,2 3,9-5,8 4,5-8,5 4,3-7,3 11,6-13,7

Ходовые испытания выполнялись при движении электропоезда с тягой и

I

на выбеге передним (ПХ) и задним (ЗХ) ходом на участке Москва — Лобня.

На рисунке 7 нанесены точечные диаграммы максимальных значений динамических показателей, полученных при испытаниях. Среднеквадратические значения динамических показателей привода, полученные в результате расчетов для одного из вариантов возмущений, достаточно хорошо совпадают с данными испытаний и нанесены на графиках сплошной линией (рисунок 7).

Максимальные амплитуды динамических усилий в стержнях подвесок

тяговых редукторов составили:

- модернизированный тяговый привод Еп0дРед =8,1-10,2 кН (У=70-80 км/ч);

— ТИПОВОЙ ТЯГОВЫЙ привод Рподред =15,2-16,8 кН (У=80—100 км/ч).

б)

о

А 4 т ...... о : ] • .... 1 •

Рисунок 7 — Амплитуды значений динамических усилий в стержне подвески и их сходимость с расчетными значениями (сплошная линия):

а) модернизированного привода;

б) типового привода.

Максимальные амплитуды вертикальных деформаций буксовых пружин тяговых осей представлены в таблице 3.

Таблица 3

Тяговый привод ВПБ1, мм ВПБ2, мм ВПБЗ, мм ВПБ4, мм

модернизированный 10,8-13,0 У=80-100 км/ч 6,8-8,0 У=80-100 км/ч - -

типовой - - 10,8-15,2 У=80—100 км/ч 6,0-8,6 У=80-100 км/ч

Анализ амплитудных спектров реакций в стержнях подвесок редукторов и динамических деформаций буксовых пружин позволяет сделать ряд заключений, приводимых ниже.

1. В амплитудных спектрах деформаций буксовых пружин и реакций в подвеске редуктора в полосе до 50 Гц можно отметить несколько узкополосных составляющих внешних возмущений:

- составляющая с частотой вращения колесной пары от 5 до 8,5 Гц в рассматриваемой полосе скоростей от 60 до 100 км/ч (вследствие

эксцентриситета круга катания по отношению к оси колесной пары),

- составляющая с частотой вращения вала двигателя и малой шестерни от 17 до 28,5 Гц (вследствие кинематической погрешности зацепления и дисбаланса шестерни и муфты), !

- составляющая с двойной частотой вращения вала малой шестерни (вторая гармоника предыдущего возмущения).

Некоторое различие значений частот обусловлено неточностью измерения скорости движения поезда (по скоростемеру) и разностью диаметров колес по кругу катания на модернизированном и типовом приводах. Эти возмущения проявляются в равной мере на всех опытах.

2. Одновременно имеет место широкополосная составляющая от вертикальных неровностей пути. Она стационарна в целом, но на отдельных реализациях может иметь значительные различия, из-за чего отдельные опыты на одних и тех же скоростях движения могут иметь различный вид.

3. Ввиду асимметрии распределения масс тележки относительно ее продольной и поперечной осей, не наблюдается галопирования, при котором деформации пружин двух передних букс равны по величине и развиваются синфазно. Одновременно проявляются деформации от колебания тележки по двум формам колебаний с частотами порядка 5,4 - 5,6 Гц и 7,1 - 7,3 Гц, что говорит о несовпадении геометрических осей тележки с осями, относительно которых в пространстве происходит поворот тележки при ее колебаниях.

4. Колебательная система тележки, возбуждаясь на частотах собственных форм колебаний, создает узкополосные возмущения для системы тягового привода, что проявляется в росте амплитудных составляющих спектров реакций на частотах 5,4 —5,6 Гц и 7,1—7,3 Гц.

5. Имеют место резонансные явления при совпадении частоты возмущения от оборотов колеса с указанными выше частотами двух форм колебаний тележки на скоростях 60 км/ч и 90 км/ч.

6. Не зависящие от скорости движения частотные составляющие спектров реакций в модернизированном приводе соответствуют низшей форме его колебания (синхронные колебания якоря и редуктора) и проявляются в виде пика на частоте 3,7 — 3,9 Гц. В силу низких собственных частот привода

наблюдается так называемый виброзащитный эффект от ВЭМ.

7. В типовом приводе собственная частота из-за высокой торсионной жесткости муфты выше, чем в модернизированном и, в силу зависимости торсионной жесткости от скорости вращения и момента, меняется в более широких пределах 7—10 Гц. Эти величины выше или равны частотам узкополосных возмущений от эксцентриситета колеса и двух форм колебаний тележки, из-за чего возникает эффект, обратный виброзащитному, то есть усиливающий колебания привода на этих частотах.

8. Что касается воздействия широкополосной составляющей возмущений от вертикальных неровностей пути, то эффект виброзащиты модернизированного привода проявляется с частот порядка 7 Гц, а типового с частот порядка 15 Гц.

Таким образом, в модернизированном тяговом приводе с высокоэластичной муфтой возмущения от колебаний рамы тележки по двум основным формам попадают в частотную зону, где проявляются виброзащитные свойства предлагаемой муфты.

В приводе с резинокордной муфтой указанные возмущения от колебаний тележки попадают в дорезонансную зону, где проявляется эффект усиления колебаний.

В пятой главе производится оценка экономической эффективности внедрения разработок, предложенных автором. По результатам проведенных расчетов можно сделать следующие выводы:

1. Применение новых муфт «Тетрафлекс» на российских электропоездах позволит снизить эксплуатационные расходы на:

- 3550 рублей в год на 1 муфту;

- 71000 рублей в год на 1 электропоезд;

- 35,5 млн. рублей в год на парк вагонов Московской железной дороги.

2. За счет низкой стоимости эксплуатации новых муфт «Тетрафлекс», дополнительные затраты на их приобретение и эксплуатацию окупаются за 1,13 года.

Проведенные выше расчеты не учитывают социального эффекта,

связанного с безопасностью пассажиров. Предлагаемая конструкция высокоэластичной муфты не содержит массивных элементов, а сама конструкция такова, что при разрушении резиновые детали муфты не способны нанести вреда ни деталям вагона, ни, что особенно важно, здоровью пассажиров.

На основании проведенных исследований разработаны предложения по модернизации тягового привода | второго класса электропоездов с целью улучшения его динамических показателей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По итогам проведенных в работе исследований можно сделать следующие основные выводы:

1. В результате проделанной работы впервые выполнен целостный комплекс теоретических и экспериментальных исследований динамики связанной системы экипажа и тягового привода второго класса с высокоэластичными муфтами. |

2. Проведен анализ причин высокой повреждаемости узла тягового привода и обоснован способ снижения паразитных динамических нагрузок путем рационального выбора торсионной жесткости тяговой передачи.

3. Разработана математическая модель механической системы экипаж -тяговый привод — путь с учетом возможности моделирования двух типов буксовой ступени рессорного подвешивания - с пружинами и гидрофедерами.

4. Методами математического моделирования выполнены динамические расчеты для системы экипаж — тяговый привод — путь и выбраны предпочтительные жесткостные характеристики тяговой муфты. Желательная величина торсионной жесткости муфты лежит на уровне 25-35 кН-м/рад, что примерно в 3 — 4 раза ниже, чем торсионная жесткость типовой резинокордной муфты.

5. Обоснованы преимущества высокоэластичных муфт с предварительно сжатыми резиновыми элементами | перед муфтами с резиновыми элементами, работающими на сдвиг (муфта «Рато» компании ВУЛКАН) для условий применения в тяговых передачах МВПС.

6. Выбран прототип муфты с предварительно сжатыми упругими элементами - тип 630470, производимый фирмой PAULSTRA HUTCHINSON (Франция), механические характеристики которой в наибольшей степени приближаются к предпочтительным параметрам, полученным при теоретических исследованиях. Эта муфта имеет паспортную торсионную жесткость порядка 29 кН-м/рад, радиальную - 720 Н/мм, осевую 210 Н/мм.

7. Для установления действительных механических' характеристик и оценки нагрева муфты проведены ее стендовые испытания на базе испытательного центра ВНИКТИ.

Испытания подтвердили достаточную несущую способность муфты по передаваемому моменту (6,0-8,0 кН м), допустимую расцентровку (порядка 8 мм), температуру нагрева при номинальной частоте вращения 2100 мин"1 в рамках допустимой и низкую торсионную жесткость — 32 кН-м/рад.

8. Проведенные на участке Москва — Лобня Мск.ж.д. на скоростях до 120км/ч сравнительные испытания позволили установить, что высокоэластичные муфты обеспечивают эффект снижения динамических моментов и их реакций в 1,5-2 раза. Максимальные амплитуды динамических усилий в стержнях подвесок тяговых редукторов составили:

- модернизированный тяговый привод 8,1-10,2 кН

-типовой тяговый привод 15,2-16,8 кН.

9. Спектральный анализ динамических реакций в подвеске редуктора показал, что собственные частоты первой формы колебаний модернизированного привода снизились и составили по результатам замеров 3,9-5,8 Гц против 11,6-13,7 Гц у типового привода.

10. Ввиду асимметрии распределения масс тележки относительно ее продольной и поперечной осей, не наблюдается галопирования, при котором деформации пружин двух передних букс равны по величине и развиваются синфазно. Из-за несовпадения геометрических осей тележки с осями, относительно которых в пространстве происходит поворот надрессорного строения при ее колебаниях, одновременно проявляются деформации от колебания надрессорного строения тележки по двум формам колебаний с

частотами порядка 5,4 - 5,6 Гц и 7,1 - 7,3 Гц,

Полоса виброзащитного эффекта новой муфты охватывает частоты обоих отмеченных выше низших форм колебаний надрессорного строения тележки, тогда как при типовой муфте возмущения от колебаний тележки находятся в дорезонансной зоне колебаний привода, что способствует увеличению его колебаний и росту соответствующих динамических нагрузок.

11. Применение высокоэластичной тяговой муфты с выбранными параметрами торсионной жесткости не вызывает негативного влияния на колебания надрессорного строения тележки ни при пружинном исполнении буксового подвешивания, ни при применении гидрофедеров. Максимальные прогибы буксовой ступени подвешивания у тележки с опытной муфтой составили 13,0 мм против 15,2мм у тележки с типовой муфтой, соответствующие коэффициенты динамики разнятся на 17%.

12. Испытания выявили некоторые недоработки в конструкции монтажных деталей высокоэластичных муфт, что в настоящее время устраняется заводом- поставщиком муфт.

13. Таким образом, проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что применение высокоэластичных резино-металлических муфт с предварительно сжатыми элементами представляют собою эффективный способ снижения динамических нагрузок тягового привода второго класса и может рассматриваться как перспективное направление для совершенствования электро- и дизель-поездов и вагонов метро.

ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Букато М. А., Синицын Г. А., Алилуев Р., Хаас А. Модернизация узла тяговой передачи электропоезда ЭР2. Тезисы докладов I международной научной студенческой конференции «Тгапв-МесЬ-АП-СЬет», Польша, Радом, 2003, с. 15-20.

2. Бирюков И. В., Синицын Г. А. Модернизация тягового привода электропоезда ЭР2. Труды научно-практической конференции «Неделя науки - 2004. Наука - транспорту», МИИТ, 2005, с. 1У-24.

3. Синицын Г. А. Высокоэластичная муфта для тягового привода 2-го класса

электропоездов. Материалы республиканской научно-технической конференции с участием зарубежных ученых «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте», Ташкент, ТашИИТ, 2005, с. 414-416.

4. Синицын Г. А., Бирюков И. В., Соколов Ю. Н., Суровцев П. М. Высокоэластичная муфта для тягового привода 2-го класса электропоездов. Труды ВНИКТИ Вып. 85 «Исследование узлов и агрегатов подвижного состава», Коломна, ВНИКТИ, 2005, 176 с. с.167 - 171.

5. Синицын Г. А., Бирюков И. В., Соколов Ю. Н., Суровцев П. М. Результаты сравнительных динамических испытаний тягового привода электропоезда ЭР2Т с различными конструкциями упруго-компенсационных муфт. Труды ВНИКТИ Вып. 85 «Исследование узлов и агрегатов подвижного состава», Коломна, ВНИКТИ, 2005,176 с. с.171 - 174.

6. Бирюков И. В., Синицын Г. А. Как снизить динамическую нагруженность тягового привода. Локомотив. Вып. 11, 2006. с. 36 — 37.

СИНИЦЫН Григорий Александрович

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СХЕМ И ПАРАМЕТРОВ ТЯГОВЫХ ПРИВОДОВ МОДУЛЬНОГО МОТОРВАГОННОГО ПОДВИЖНОГО

СОСТАВА

Специальность 05.22.07 — Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и

электрификация

Автореферат

Подписано в печать__Бумага офсетная №1

Формат бумаги 60x90 У16 Объем 1,5 п.л.

Заказ №__Тираж 80 экз.

127 994, Москва, ГСП-4, ул. Образцова, д. 15, Типография МИИТа

ВВЕДЕНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ ПОЛОЖЕНИЕ В ОБЛАСТИ ПРОИЗВОДСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЯ ТЯГОВЫХ ПРИВОДОВ НА ЭЛЕКТРОПОЕЗДАХ

1.1 Сведения о выходах из строя элементов ходовых частей, включая тяговый привод

1.2 Основные причины неудовлетворительной работы тяговых приводов

1.3 Опыт развития тяговых приводов МВПС в России и за рубежом.

1.3.1 Отечественный опыт создания тягового привода МВПС

1.3.2 Зарубежный опыт создания тягового привода МВПС

1.4 Обзор работ по исследованию динамики тяговых приводов

2 ВЫБОР СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ И РАСЧЕТ ДИНАМИКИ ТЯГОВОГО ПРИВОДА

2.1 Выбор схемных решений

2.1.1 Тяговый привод

2.1.2 Буксовое подвешивание

2.2 Расчет динамики тягового привода при движении по пути со случайными неровностями.

2.2.1 Анализ существующих методов расчета и выбор способа построения динамической модели системы экипаж-путь

2.2.2 Механо-математическая модель

2.2.3 Уравнения колебаний экипажа

2.2.4 Расчетные возмущения

2.2.5 Исходные данные

2.2.6 Методика исследования колебаний экипажа и тягового привода

2.2.7 Результаты расчетов динамики тягового привода при различных коэффициентах угловой жесткости муфты

3 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВЫСОКОЭЛАСТИЧНОЙ МУФТЫ

3.1 Методика исследования

3.2 Определение основных параметров высокоэластичной муфты

3.1.1 Определение статической крутильной жесткости и максимального крутящего момента

3.1.2 Определение статической радиальной жесткости

3.1.3 Определение статической аксиальной (осевой) жесткости

3.1.4 Определение реактивного усилия муфты при вращении и радиальном смещении осей валов

3.1.5 Определение нагрева (превышения температуры над окружающей) муфты при вращении и радиальном смещении осей валов

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК В ТЯГОВОМ ПРИВОДЕ

4.1 Измерение динамических усилий

4.1.1 Методика измерения динамических усилий.

4.1.2 Измерительная аппаратура

4.2 Результаты обработки и анализа экспериментальных данных

4.3 Анализ колебаний моторной тележки и тягового привода.

5 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫСОКОЭЛАСТИЧНЫХ МУФТ НА МВПС

5.1. Постановка вопроса и методология оценки эффективности

5.2 Исходные данные для расчета

5.3 Расчет дополнительных инвестиций

5.4 Расчет экономии годовых эксплуатационных расходов

5.4.1 Расчет экономии от увеличения безремонтного пробега и сокращения расходов на плановую замену муфт.

5.4.2 Расчет экономии от сокращения расходов на внеплановую замену муфт по причине выхода их из строя.

В связи с переменами, происходящими в структуре российской экономики, с ростом подвижности населения в рыночных условиях повышается потребность населения в поездках. В стране произошло социальное расслоение. Появились слои населения, которые требуют повышенного комфорта и все требуют ускорения перевозок, т. е. сокращения времени движения. Вместе с тем, на сегодняшний день в связи с долгим периодом стагнации в стране, который длится порядка двадцати лет, пока мало что изменилось в этом направлении. Только сейчас наметилась тенденция к серьёзному повышению требований к качеству перевозочного процесса и к улучшению показателей, связанных со стоимостью жизненного цикла. Проявляется это в возникновении в последнее время частных перевозочных компаний в пригородном сообщении, которые при покупке новых поездов готовы платить более высокую цену за более высокие показатели. В связи с этим особенно остро встаёт вопрос повышения качественных показателей моторвагонного подвижного состава, который бы представлял интерес, как для пассажира, так и для владельца подвижного состава. С точки зрения пассажира - это повышение безопасности, уменьшение времени поездки и повышение динамического и шумового комфорта. С точки зрения владельца подвижного состава - это, прежде всего - безопасность, малая стоимость жизненного цикла подвижного состава и снижение себестоимости перевозок. Желательно снижение начальной цены, но это не главное, так как практика показала, что ремонт и обслуживание электропоезда на сегодняшний день обходится в 3-4 раза дороже, чем стоимость новой единицы подвижного состава. Поэтому прежде всего важны затраты энергетические, затраты на ремонт и обслуживание, т.е. связанные с расходами трудовых, материальных и энергетических ресурсов. Подвижной состав должен быть по возможности необслуживаемым с целью максимального увеличения коэффициента эксплуатационной готовности (отношение времени, когда подвижной состав используется для перевозок к общему времени). Решение этих задач наталкивается на низкую надёжность ходовых частей и, в частности, тягового привода.

В настоящее время в мире сохраняется устойчивая тенденция модульного подхода к проектированию подвижного состава. Такой подход имеет ряд неоспоримых преимуществ: во-первых - это удешевляет призводство вследствие чего снижается начальная стоимость, во-вторых имеется возможность приспосабливать подвижной состав к конкретным условиям эксплуатации, изменяя только отдельные элементы конструкции. На сегодняшний день в России наметилась тенденция к переходу на модульный принцип конструирования. Примером тому может служить дизель-поезд ДТ2, созданный Торжковским заводом на базе электропоезда серии ЭТ. На этот дизель-поезд «прекочевали» моторные тележки с присущими им недостатками.

В связи со сказанным настоящая работа посвящена некоторым вопросам улучшения динамических свойств тягового привода электропоездов и дизель-поездов с целью повышения безопасности движения, снижения расходов на обслуживание за счёт повышения надёжности тяговой передачи, и повышения экологических свойств путем снижения шумов и вибраций, связанных с работой привода.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

По итогам проведенных в работе исследований можно сделать следующие основные выводы:

1. Отмечен факт ориентации отечественного транспортного машиностроения на модульный подход в создании тягового привода электро-и дизель-поездов, что повышает ответственность за выбор принимаемых технических решений. Вместе с тем на новом дизель-поезде ДТ2 с электрической передачей применен тяговый привод серийных электропоездов, вызывающий серьезные нарекания с точки зрения надежности.

2. Проведен анализ причин высокой повреждаемости узла тягового привода и обоснован способ снижения паразитных динамических нагрузок путем рационального выбора торсионной жесткости тяговой передачи. Разрушения элементов привода электропоездов серий ЭР2Р,Т, ЭД2Т, ЭМ и ЭТ носят в большинстве своем усталостный характер, что свидетельствует о воздействии динамических нагрузок.

3. Впервые выполнен целостный комплекс теоретических и экспериментальных исследований динамики связанной системы экипажа и тягового привода второго класса с высокоэластичными муфтами, направленный на кардинальное снижение паразитных динамических нагрузок тягового привода.

4. Разработана математическая модель механической системы экипаж -тяговый привод - путь с учетом возможности моделирования двух типов буксовой ступени рессорного подвешивания - с пружинами и гидрофедерами.

5. Методами математического моделирования выполнены динамические расчеты для системы экипаж - тяговый привод - путь и выбраны предпочтительные жесткостные характеристики тяговой муфты. Подтвержден тот факт, что в существующих приводах электропоездов динамические моменты в передаче и усилия в подвеске редуктора снижаются практически пропорционально уменьшению торсионной жесткости муфты. Предпочтительная величина торсионной жесткости муфты лежит в зоне 2535 кН-м/рад, что примерно в 3 - 4 раза ниже, чем торсионная жесткость типовой резинокордной муфты.

6. Обоснованы преимущества высокоэластичных муфт с предварительно сжатыми резиновыми элементами перед муфтами с резиновыми элементами, работающими на сдвиг (муфта «Рато» компании ВУЖАН) для условий применения в тяговых передачах МВПС.

7. Выбран прототип муфты с предварительно сжатыми упругими элементами - тип 630470, производимый фирмой PAULSTRA HUTCHINSON (Франция), механические характеристики которой в наибольшей степени приближаются к предпочтительным параметрам, полученным при теоретических исследованиях. Эта муфта имеет паспортную торсионную жесткость порядка 29 кН-м/рад, радиальную - 720 Н/мм, осевую 210 Н/мм.

8. Для установления действительных механических характеристик и оценки нагрева муфты проведены ее стендовые испытания на базе испытательного центра ВНИКТИ.

Испытания подтвердили достаточную несущую способность муфты по передаваемому моменту (6,0-8,0 кН-м), допустимую расцентровку (порядка 8 мм), температуру нагрева при номинальной частоте вращения 2100 мин"1 в рамках допустимой и низкую торсионную жесткость - 32 кН-м/рад.

9. Проведенные на участке Москва - Лобня Мск.ж.д. на скоростях до 120км/ч сравнительные испытания позволили установить, что высокоэластичные муфты обеспечивают эффект снижения динамических моментов и их реакций в 1,5-2 раза. Максимальные амплитуды динамических усилий в стержнях подвесок тяговых редукторов составили:

-модернизированный тяговый привод 8,1-10,2 кН

-типовой тяговый привод 15,2-16,8 кН.

10. Спектральный анализ динамических реакций в подвеске редуктора показал, что собственные частоты первой формы колебаний модернизированного привода снизились и составили по результатам замеров 3,9-5,8 Гц против 11,6-13,7 Гц у типового привода.

11. Ввиду асимметрии распределения масс тележки относительно ее продольной и поперечной осей, не наблюдается «чистого» галопирования, при котором деформации пружин двух передних букс равны по величине и развиваются синфазно. Из-за несовпадения геометрических осей тележки с осями, относительно которых в пространстве происходит поворот надрессорного строения при ее колебаниях, одновременно проявляются деформации от колебания надрессорного строения тележки по двум формам колебаний с частотами порядка 5,4 - 5,6 Гц и 7,1 - 7,3 Гц,

Полоса виброзащитного эффекта новой муфты охватывает частоты обоих отмеченных выше низших форм колебаний надрессорного строения тележки, тогда как при типовой муфте возмущения от колебаний тележки находятся в дорезонансной зоне колебаний привода, что способствует увеличению его колебаний и росту соответствующих динамических нагрузок.

12. Применение высокоэластичной тяговой муфты с выбранными параметрами торсионной жесткости не вызывает негативного влияния на колебания надрессорного строения тележки ни при пружинном исполнении буксового подвешивания, ни при применении гидрофедеров. Максимальные прогибы буксовой ступени подвешивания у тележки с опытной муфтой составили 13,0 мм против 15,2 мм у тележки с типовой муфтой, соответствующие коэффициенты динамики разнятся на 17%.

13. Испытания выявили некоторые недоработки в конструкции монтажных деталей высокоэластичных муфт, что в настоящее время устраняется заводом- поставщиком муфт.

13. Ожидаемая экономия годовых приведенных расходов от внедрения высокоэластичных муфт составит 35,5 млн. рублей в год на парк вагонов Московской железной дороги. За счет низкой стоимости эксплуатации новых муфт «Тетрафлекс», дополнительные затраты на их приобретение и эксплуатацию окупаются за 1,13 года.

Таким образом, проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что применение высокоэластичных резино-металлических муфт с предварительно сжатыми элементами представляют собою эффективный способ снижения динамических нагрузок тягового привода второго класса и может рассматриваться как перспективное направление для совершенствования электро- и дизель-поездов и вагонов метро.

1. Индивидуальный привод на электровозах и моторных вагонах различных железных дорог. - М.: Трансжелдориздат, 1936. -160 е., ил.

2. Березовский A.M. Статистический метод оценки плавности хода вагонов// Производство и испытание транспортных конструкций, т. П.Рига: Зинатне, 1970.- 251 с.

3. Бирюков И. В. Прогнозирование динамических свойств тяговых приводов электрического подвижного состава. Диссертация д.т.н. М.: МИИТ, 1974.-478 с.

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

5. Бирюков И. В., Савоськин А. Н., Бурчак Г. П. и др. Механическая часть тягового подвижного состава: Учебник для вузов ж.-д. трансп.; Под ред. Бирюкова И. В. М.: Транспорт, 1992. - 440 с.

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

7. Болотин В.В. Применение методов теории вероятностей и теории надежности в расчетах сооружений. М.: Изд-во литературы по строительству, 1971.- 255 с.

8. Бурчак Г.П. Колебания неподрессоренной массы, движущейся по рельсу со случайной геометрической неровностью// Тр. Моск. ин-та инж. ж.-д. трансп.-1971.-вып.374.-С. 194-212.

9. Бурчак Г.П., Вучетич И.И. О сравнении некоторых моделей железнодорожного пути, применяемых в исследовании колебаний подвижного состава// Тр. ВНИИВ.-1972.-вып.19.-С. 3-17.

10. Бурчак Г.П., Гершгорин А.Д. Анализ свойств континуальной модели пути при высоких скоростях движения// Вестник ВНИИЖТ.-1973.-вып.З.-С. 9-12.

11. Вершинский С .В., Данилов В.Н., Челноков И.И. Динамика вагона. М.: Транспорт, 1978.- 352 с.

12. Гойхман JI.B. Исследование возмущающих факторов рельсового пути и их влияния на вертикальные колебания экипажа. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. М., АКХ, 1968

13. Гойхман JI.B., Савоськин А.Н. «Методика исследования и анализа вертикальных колебаний центра колес железнодорожного экипажа». Сб. «Колебания машин, приборов и элементов систем управления». Институт машиноведения. М., «Наука», 1968

14. Грановский В.Б., Литвин И.А. Моделирование задачи о движении экипажа по инерционному пути// Некоторые задачи механики скоростного транспорта. Киев: Наукова думка, 1970.- 168 с.

15. Грапис О.П. О статистических характеристиках вертикальных возмущений от железнодорожного пути// Тр. ВНИИВ.-1971. вып.15.-С. 88-109.

16. Динамические нагрузки в тяговом приводе тепловоза 2ТЭ121 / А.Т. Литвинов, Е.П. Акишкин, Ф.Г. Бербер и др. // Тр. ВНИТИ, вып. 9, 1986. -с. 119-130.

17. Долгачев Н.И. Прогнозирование динамических качеств и оптимизация параметров рессорного подвешивания электровозов при ихвертикальных колебаниях: Дисс. канд. техн. наук. М., 1987.- 266 с.

18. Забродин Б.В. Электроподвижной состав французских железных дорог. -М., 1965.-274 с.

19. Иванов В.Н., Беляев А.И. Влияние динамики тягового привода локомотива на волнообразный износ рельсов. Труды МИИТ, вып. 363, 1971.

20. Иванов В.Н., Беляев А.И. Анализ работы осевого редуктора тягового электродвигателя с учетом зазоров между зубьями шестерен. Труды МИИТ, вып. 184, 1964.

21. Иванов В.Н., Беляев А.И. Метод расчета параметров тяговой передачи с упругими элементами при опорно-осевом подвешивании электродвигателя. Труды МИИТ, вып.243, «Транспорт», 1967.

22. Иванов В.Н., Горский В.М. Нелинейные колебания зубчатого венка с упругими элементами тяговой передачи тепловоза. Труды МИИТ, вып. 243, «Транспорт», 1967.

23. Иванов В.Н., Горский В.М. К некоторым вопросам динамики упругой тяговой передачи локомотива. Труды МИИТ, вып. 278, «Транспорт», 1968.

24. Испытания электровозов. Электровоз BJ185. Комплексные динамические и по воздействию на путь: Отчет о НИР (заключ.)/ ВНИИЖТ; Руководитель Г.И.Матусовский.- 05.30.81.83.84.85.1.4а; ном. Г.Р.01830019245; Инв. ном.02840058869, ML,1984.- 88 с.

25. Исследование динамики и прочности пассажирских вагонов/ С.И.Соколов, В.В.Новарро, Г.Ф.Левинсон и др. М.: Машиностроение, 1976.- 223 с.

26. Исследование динамики и прочности электроподвижного состава. Сборник трудов МИИТ. Вып. 374. М.: МИИТ, 1971.- 130 с.

27. Кербер Й. И др.Электроподвижной состав будущего десятилетия//

28. Железные дороги мира, 1986, №1. с. 2-9.

29. Ковалев Н.А. Механика трамвайной подвески. Труды МЭМИИТ, вып.23 «Трансжелдориздат», М., 1939.

30. Коган А.Я. Вертикальные динамические силы, действующие на путь// Тр. ВНИИЖТ,-1969.-вып.402.- 206 с.

31. Колебания локомотивов при случайных возмущениях. Экспресс-информация «Локомотивостроение и вагоностроение». № 17, 1969.

32. Коссов B.C. Снижение нагруженности ходовых частей локомотивов и пути: Дисс. . доктора техн. наук: 05.22.07/ B.C. Коссов; ГУП ВНИКТИ МПС России. -Коломна, 2001 -339 с.

33. Крон Г. Исследование сложных систем по частям диакоптика. - М.: Наука, 1972,- 542 с.

34. Кудрявцев Н.Н. Исследование динамики необрессоренных масс вагонов//Тр. ЦНИИ МПС.-1967.-вып.287.- 168 с.

35. Медель В.Б. Выбор оптимальных параметров рессорного подвешивания вагонов пригородных поездов. Труды МИИТ, вып. 135, М., 1961.

36. Медель В.Б. Подвижной состав электрических железных дорог. Конструкция и динамика. М.: Транспорт, 1974. 232 с.

37. Медель В.Б. Расчет долговечности рам тележек с применением теории вероятностей и математической статистики. Труды МИТ, 1965, вып. 214-С. 4-24.

38. Методические рекомендации по оценке инвестиций на железнодорожном транспорте ВНИИЖТ, МИИТ, 1997 г.

39. Методические рекомендации по оценке экономической эффективности новых и модернизированных локомотивов и путевых машин. ВНИТИ №11-22-96. Коломна, 1996 г.

40. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и отбору их для финансирования (официальное издание)

41. Методические указания по определению технико-экономической эффективности новых и усовершенствованных электровозов . М., Транспорт, 1986 г.

42. Механическая часть тягового подвижного состава: Учебник для вузов ж.-д. трансп./ И.В.Бирюков, А.Н.Савоськин, Г.П.Бурчак и др.; Под ред. И.В.Бирюкова. М.: Транспорт, 1992. - 440 с.

43. Нормативы затрат рабочей силы (трудоемкость) на техническое обслуживание, ТО-3 и текущий ремонт ТПС, Москва 1994 г.

44. Нормы для расчета и оценки прочности несущих элементов и динамических качеств экипажной части моторвагонного подвижного состава железных дорог МПС РФ колеи 1520 мм. М.: ВНИИЖТ, 1997 г. -148 с.

45. Павленко А.П. Динамика тяговых приводов магистральных локомотивов. М.: Машиностроение, 1991. - 192 е.: ил.

46. Погорелов Д.Ю. Моделирование механических систем с большим числом степеней свободы. Численные методы и алгоритмы: -Автореферат дисс. доктора физ. мат. наук. Брянск, 1994.

47. Поляков B.C., Барбаш И.Д., Ряховский О.А. Справочник по муфтам /Под ред. B.C. Полякова. 2-е изд., испр. и допол. JI., 1979. - 344 е.: ил.

48. Потураев В.Н. Резиновые и резинометаллические детали машин. М.: Машиностроение, 1966.- 299 с.

49. Прогнозирование динамических качеств подвижного состава спомощью ЦВМ/А.Н.Савоськин, Г.П.Бурчак, Е.В.Сердобинцев, Н.И.Долгачев, И.М.Табаксман// Тр. Акад. коммунальн. хоз-ва им. К.Д. Памфилова.- М.: Транспорт, 1980,- вып. 175.- С. 69-84.

50. Раков В.А. Локомотивы отечественных железных дорог (1956 1975 гг.). - М., 1999.-443 е.: ил.

51. Расчетные неровности железнодорожного пути для использования при исследованиях и проектировании пассажирских и грузовых вагонов. Руководящий документ РД 32.68-96. М.: ВНИИЖТ, 1996. - 17 с.

52. Руководство по эксплуатации вагонов метрополитена моделей 81-714.5 и 81-717.51. АО «Метровагонмаш». -М.: Транспорт, 1993.-447 с.

53. Рыбников Е. К. Исследование динамических качеств тягового привода электропоездов. Диссертация к.т.н. М.: МИИТ, 1973. - 188 с.

54. Савоськин А.Н. О выборе аналитического выражения для функции спектральной плотности случайных колебательных процессов// Тр. Моск. ин-та инж. ж.-д. трансп. 1971. - вып. 373. - С. 78-85.

55. Савоськин А.Н., Бурчак Г.П., Долгачев Н.И. Исследование влияния тягового привода на вертикальные колебания электровоза// Проблемы динамики и прочности железнодорожного подвижного состава. -Днепропетровск: ДИИТ, 1982.- С. 53-58.

56. Савоськин А.Н., Франц В.В. Использование распределения вероятностей абсолютных максимумов для оценки динамических качеств подвижного состава// Тр. Акад. коммунальн. хоз-ва им. К.Д.Памфилова.- 1980.- вып. 175.- С. 42-51.

57. Савоськин А.Н., Франц В.В. Математическая модель для вероятностных характеристик динамических процессов механической части подвижного состава// Тр. ВНИИЖТ.-1981.- вып.639. С. 116-137.

58. Соколов Ю.Н. Исследование муфт с торообразным резинокордным элементом для силовых приводов локомотивов: Дисс. .канд. техн.наук/ Ю.Н. Соколов; Науч. рук. М.Я. Суздальцев; ВНИТИ. -Коломна, 1972 -210 с.

59. Соколов Ю.Н. Компенсирующие свойства муфты тягового привода электровозов серии ЭР //НИИинфортяжмаш, 5-71-11, 1971. С.52-55.

60. Технические требования на моторные тележки с асинхронным тяговым приводом, унифицированные для электропоездов пригородного и местного сообщений. (Утверждены заместителем руководителя Департамента локомотивного хозяйства А.М.Кривным). 1998 г. 3 с.

61. Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов и электросекций за 1994 год. Главное управление локомотивного хозяйства Министерства путей сообщения Российской Федерации. М., «РИПИ», 1995 г. - 48с.

62. Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов и электросекций за 1995 год. Главное управление локомотивного хозяйства Министерства путей сообщения Российской Федерации. М., «Трансиздат», 1996 г. - 42с.

63. Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов и электросекций за 1996 год. Департамент локомотивного хозяйства Министерства путей сообщения Российской Федерации. М., «Трансиздат», 1997 г. - 40с.

64. Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов и электросекций за 1997 год. Департамент локомотивного хозяйства Министерства путей сообщения Российской Федерации. М., «Трансиздат», 1998 г. - 48с.

65. Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов и электросекций за 1998 год. Департамент локомотивного хозяйства Министерства путей сообщения Российской Федерации. М., «Трансиздат», 1999 г. - 32с.

66. Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов и электросекций за 1999 год. Департамент локомотивного хозяйства Министерства путей сообщения Российской Федерации. М., «Трансиздат», 2000 г. - 32с.

67. Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов и электросекций за 2000 год. Департамент локомотивного хозяйства Министерства путей сообщения Российской Федерации. М., «Трансиздат», 2001 г. - 32с.

68. Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов и электросекций за 2001 год. Департамент локомотивного хозяйства Министерства путей сообщения Российской Федерации. М., «Желдориздат», 2002 г. - 32с.

69. Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов и электросекций за 2002 год. Департамент пассажирских сообщений Министерства путей сообщения Российской Федерации. М., «Трансиздат», 2003 г. - 32с.

70. Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов и электросекций за 2003 год. Департамент пассажирских сообщений Министерства путей сообщения Российской Федерации. М., «Трансиздат», 2004 г. - 32с.

71. Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов и электросекций за 2004 год. Департамент пассажирских сообщений ОАО «Российские железные дороги». М., «Трансиздат», 2005 г. - 32с.

72. Устройство и работа моторвагонного подвижного состава. Рубчинский 3. М. и др. М., Транспорт, 1969, 352 с.

73. Фундаментальные проблемы динамики и прочности электроподвижного состава // Юбилейный сборник научных трудов.

74. Вып. 912. М.: МИИТ, 1997.- 103 с.

75. Харин Д.А., Савоськин Н.А., Гойхман J1.B. Некоторые результаты исследований вертикальных траекторий колеса. Труды МИИТа, вып. 265, М., «Транспорт», 1968.

76. Хлебников В.Н. Конструкции электровозов: Механическая часть. М., 1964-303 с.

77. Электропоезд ЭР200 / Л.В.Гуткин, Ю.Н.Дымант, И.А.Иванов. М.: Транспорт, 1981. - 192 с.

78. Яковлев В.Ф. Вопросы расчета на прочность элементов пути и стрелочных переводов. Труды ЛИИЖТа, вып.222,Л., «Транспорт», 1964.

79. ContiTech SCHWINGMETALL. Primary suspension axle springs with wheelset guiding. Germany, ContiTech Formteile GmbH. 1996.

80. Miiller P. Massenkrafte beim Tatzlagermotor. „Elektrische Bahnen". 1934, №12

81. PAULSTRA. Flexible couplings guide. France. 2003

82. VULKAN Accouplements a haute elasticite et transmissions a cardan. Poissy. France. 2003.

83. Winden R. Drehstrom-Antriebstechnik fur den Intercity Experimental der Deutschem Bundesbahn. - Brown Boveri. // Technik, 1986, №12. P.680-688.