автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Прогнозирование и снижение общей вибрации силовых установок и рам кузовов тепловозов

> г ' схщноукраТнський державний ун1верситет

На правах рукопису

ПЛЕСКАЧ Геннадш Борисович

ПРОГНОЗУВАННЯ I ЗНИЖЕННЯ ЗАГАЛЬНОК В1БРАЦ11 СИЛОВИХ УСТАНОВОК ТА РАМ КУЗОВ1В ТЕПЛ0В031В

Спещальшсть 05.22.07 - Рухомий склад зал1зниць

1 тяга поТздт

автореферат дисертащ! на здобутгя наукового ступеня кандидата техн1чннх наук

Луганськ - 1996

Дисертац1ею е рукопис.

Робота виконана в Сх1дноукра1нському державному ун1верситет1.

Науков1 кер1вники: •кандидат техн!чних наук, професор

|Н1к1т1н Едуард Миколайович); доктор техн1чних наук, професор Голубенко Олександр Леон1дович.

Науковий консультант: кандидат техн1чних наук, доцент

Слащов Володимир Андр1йович.

0фЩ1йн1 опоненти: доктор техн1чних наук, професор

Коротенко Михайло Леон1дович; кандидат техн1чних наук, доцент Пительгузов Иикола Антонович.

Пров!дна орган1зац!я: Державна холдингова компан1я "Луганськ-

тепловоз" (М1н1стерство машинобудування, в1йськово-прошслового комплексу та кон-верс11 Укра1ни).

Захист в1дбудеться о /4 годин1 27 червня 1996 року на зас1данн1 спец1ал1зовано1 ради Д 18.02.01 при Сх1дноукра1нському державному ун1верситет1 за адресов: 348034, м.Луганськ. кв. Молод1жний, буд.20а, корпус 1, конференцзал музея СУДУ.

3 дисертац1ею можна ознайомитися в 01бл1отец1 ун1верситету.

Автореферат роз1сланий 23травня 1996 р.

Вчений секретар спец1ал!зовано1 ради

ЗАГАЛЬКА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ. АКТУАЛЬНОЕ I I СТУПЕНЯ ДОСЛ1ДЖЕНОСТ1 ТЕМАТИКИ

Один з резерв!в забезпечення стаб1льно1 високопродуктивно1 робота зал1зниць - створення сучасних потухших, швидк1сних, над1йних, еконо-м1чних та комфортабельних тепловоз1в. Однак тенденц1я зростання потуж-ност! й швидкост1 руху об'ективно веде до Шдвищення в1бронапруженост1 конструкц1й. Б1льш того, велика к1льк1сть 1снуючих тепловоз1в на окре-мих режимах робота мае незадов1льний в1брац1йний стан. У цих умовах. особливо1 важливост1 набувае проблема розробкк ефективних мзтод1в прогаозування та засоб1в зниження в1брац!1 ооновних елемент1в надре-сорно1 будови тепловоз1в на ранн1х стад1ях 1х проектування. Впродовж останн1х рок1в пров!дн1 1нозеин1 ф!рми-виробники рейкового рухомого складу^ зал1зничн! випробувальн1 центри та п1дрозд1ли техн!чних ун1-верситет1в прид1ляюгь Шдвищену увагу практичному вир1шенню зазначено! проблеми, оск!льки воно може забезпечити суттевий позитивняй ефект у техн1чному,- економ1чному та ооц1альному аспектах, пов'язаний з1 знен-шенням потоку в1дказ1в в1брочутливого устаткування. скороченням екс-плуатац1йних витрат та непродуктивних витрат енерг11 на п1дтркмання в1брац1йних процес1в, зниженням захворюваност1 обслуговуючого персоналу, п1двищенням безпеки руху по1зд1в та конкурентоздатност1 техн!ки.

Для покращення показник1в в1брокомфортабелъност1 й над1йност1 те-пловоз1в у галуз1 проводять НДР та ДКР за двома основними напрямками: а) зменшення в1броактивност1 джерел силового i к1нематичного збуджен-ня; б) зниження в1брац11 на шляхах 11 розповсюдження. Але. не дивля-чись на великий обсяг виконаних досл1джень, у тепловозобудуванн1 до цього часу немае едино1 методики ц1льового проектування заооб1в в1бро-захисту силово1 установки (СУ) та рами кузова (PR). Головними перещсо-дами на шляху створення тако1 методики е в1дсутн1сть адекватно! модел1 прогаозування загально1 просторово1 в!брац11 СУ та РК, яка б врахозу-вала сп1льний вплив робота в1броактивного обладнайня, взаемод11 кол1с з рейками та деформ1вност1 СУ 1 РК, а також в1дсутн1сть зэгальноприй-1ятих критерИв в1брозбудливост1 та вЮронавантаженост! СУ i РК.

3 урахуванням перел1чених обставин автор обрав за об'екти досл1д-кення СУ. РК та сукуга1сть в'язей м1ж ними - л1да1ску СУ, а за предмет зосл1дження - загальну в1брац1ю СУ та РК на частотах до 30 Гц. Биб1р Зосл1джуваного д1апазона частот зумовлений зосередаенням у ньому резо-шсних частот СУ 1 РК як пружно п1дв1шених твердих т!л та як дефор-11вних конструкц1й; резонансних частот б!льшост1 орган1в т!ла людини, гереважно! частки енерг11 в1Срозбудження та п1двищеними фактичними )1внями загально! в1брац!1 СУ 1 РК на цих частотах.

МЕТА I ОСНОВН1 ЗАВДАННЯ Д0СЛ1ДЖЕННЯ

Метою досл1дження'е пощук найб1льш ефективних способ!в 1 засоб1в зниженяя загально1 в1брац11 СУ та РК сучасних тепловоз1в.

Для досягнення ц1е1 мети сформульовано основн1 завдання роботи:

а) розробка методики синтезу еып!ричних моделей сШльного впливу параметр^ п!дв1ски СУ 1 в1брозбудження на загальну в1брац1ю СУ та РК:

б) розробка уточнено1 методики розрахунку модальних параметр!в за-гально! згинно! й крутильно! в!брац11 СУ та РК;

в) розробка анал1тично1 модел! прогнозування загально1 в1брац11 СУ 1 РК з урахуванням характеристик 1х силового 1 к1нематичного в!брозбуд-ження та деформ1вност! на згин 1 кручення за усталених режим!в роботи СУ 1 швидкостей руху тепловоза в прямих д1лянках шляху;

г) розробка узагальнених анал1тичних критерИв в!брозбудливост1 та в1бронавантаженост1 СУ 1 РК:

д) розробка методики багатокритер 1 альт го проектування п1дв1ски СУ;

е) розробка й випробування в лабораториях, стендових та експлуата-ц1йних умовах патентоздатних конструкц!й в1бро1золятор1в з коректорами пружних характеристик, а також п1дв1сок 1з таких в1бро1золятор1в.

ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТ0Д0Л0Г11, МЕТ0Д1В Д0СЛ1ДГОМЯ ПРЕДМЕТА I ОБ'БКТА

Методолог1чнов основою досл1дження. яка визначае його структуру та орган1зац1ю. е концепц1я цШсного, системного п1дходу до вирШення проблеми прогнозування й зниження загально1 в1брац11 СУ та РК, що пе-редбачуе виявлення суттевих фактор1в та комплексне врахування 1х впливу на деякий 1нтегральний критер1й якост1 в!брозахисту об'ект1в.дос-л1дження, сформований у в!дпов1дност1 до норм 1х в1бронавантаженост1.

Теоретична частина дисертац11 базуеться на класичн1й теорП коли-вань голономних дисипативних дискретно-континуальних систем з багатьма ступенями в1льност! та систем з обмежувачами ходу.

Експериментальна частина роботи складаеться як з натурних експе-римент1в у лабораторних, стендових та експлуатац1йних умовах, так 1 з модельно-к1бернетичних. при проведенн1 яких використовувались статис-тичн! метода планування та обробки результат!в експеримента, метод ву-злових точок, 1мпедансний метод модального анал1зу, а також 1терац1йн1 метода прийнягтя конпромЮних р1шень за умов невизначеностД.

Достов1рн1сть наукових результат^ дисертацИ п1дтвердауеться за-дов1льною зб1жн!стю розрахункових 1 експериментальних даних. що зумов-лена в1дпов1дн!стю прийнятих припущень характеров! вир1шуваних зав-дачь, обгрунтованим вибором випробувального обладнання, вим!рювально1 апаратури та метод!в обробки 1нформац11.

ОБГРУНТУВАННЯ ТЕОРЕТИЧНОI I ПРАКТИЧН01 ЦШНОСТ1 ДОСЛ1ДЖЕН1Ш ТА КОГО НАУКОВО! КОВИЗНИ

Теоретична ц!нн1сть досл1дження визначаеться створенням ефектив-них 1нструмент1в для прогнозування загально! в1брац11 СУ 1 РК, а також для ц1леспрямовано1 розробки способ1в та засоб1в 1х в1брозахисту на ранн1х стад1ях проектувакня 1 модерн!зац11 сучасних тепловоз1в.

Практична и!нн1сть дисертац11 полягае в рсзробц! типових ряд1в в!бро1золятор1в з регульованими пружно-дисипативними характеристиками за а.с. 1146496, 1167043 1 1352112. як1 можуть бути використан! . для п!дв1сок СУ тепловоз1в та 1ниих транспортних 1 сгац1онарних машин.

Наукова новизна досл!дження визначаеться головним чином знайдени-ми законом1рностями зм1ни повед1нки динам1чно1 системи "СУ - РК" при сп1льному врахуванн1 вжшву деформ1вност1 останн1х. силового 1 к1нема-тичного в1брозбудження, а також принцшНв д11. структур» й параметр1в ступеШв в1брозахисту, яке забезпечуе суттеве п1двищення адекватност1 математичних моделей реалышм об'ектам досл1дшшя.

Викорисгания запропонованкх автором узагальнених критерПв в1б-розбудливосИ дозволяе на стад1ях проектуванпя вносити зм1ки у розпо-д1ли мае та жорсткостей,СУ 1 РК з метою запоб1гання виншшеиню резонанс^ загально1 в1брац11 останн1х на основних експлуатацШшх режимах.

Розроблен1 дисертантом узагальнен1 критерП в1бронавантаженост1 СУ 1 РК забезпечують 1нтегральне врахування дЮчих норм в1брац11 та реальних розпод1л1в тривалост1 руху тепловоза з р1зкини швидкостями 1 тривалост1 роботи СУ на рШшх режимах.

Р1ВЕНБ РЕАЛ13АЦП, ВПРОВАДКЕННЯ НАУКОВИХ РОЗРОБОК

Одержат результата досл!джень реал1зовано при виконанн1 восьми досл1дно-конструкторських роб1т за господарськими договорами з тепло-возо- дизелебудАвними п1дприемствами Укра1ни та РосИ.

Розроблен1 методики багатокритер1ального проектуванпя п1дв1сок СУ та 1дентиф1кац11 модальних параметра РК використано в ЕО "Людиново-тепловоз" (Рос1я) при модерн1зац11 тепловоз1в ТГМ6А. а пакет приклад-ннх програм прогнозування загально! в1брац11 СУ 1 РК та проектуванпя п1дв1сок СУ - у ДХК "Луганськтепловоз", АТ "Коломенський завод" (Ро-с1я), ВО "Лвдиновотепловоз" (Рос1я)1 АТ "Волгодизельмаш" (Рос1я) при проектуванн1 ,п1дв1сок СУ досл1дних тепловоз1в ТЭ127, 2ТЭ126 та ТГМ6А. На вс1х перел1чених Шдприемствах було орган1зовано досл1дн1 вироб-ництва в1бро!золятор1в р1зних типорозм1р1в за а. с. 1146496 та 1352112,

впроваджених на досл1дних тепловозах 2ТЭ126-0001. 2ТЭ126-0002, ТЭ127-0001 1 ТГМ6А-2303. а також на судковому дизель-генератор1 31ДГ (АТ "Коломенський завод") та на семи дизель-генераторах ДГ252 для пересув-них бурових установок БУ5000ДЭП 1 БУ6500ДЭП (АТ "Волгодизельмаш").

1НФ0РМАЦ1Я ПРО АПР0БАЦ1Ю I ПУБЛ1КАЦ1Ю РЕЗУЛЬТАТ1В Д0СЛ1ДЖЕННЯ.

СТРУКТУРУ ТА ОБСЯГ ДИСЕРТАЦП

Результата досл1дасень допов1дались. обговорювались 1 були схвале-н! на Всесоюзних науково-техн1чних конференЩях "Создание локомотивов большой мощности и повышение их технического уровня" (Луганськ, 1981 р.). "Создание и техническое обслуживание локомотивов большой мощности" (Луганськ, 1985р.), "Проблемы механики железнодорожного транспорта" (ДнШропетровськ, 1988 р.). "Проблемы развития локомотивостроения" (Луганськ, 1990 р.), М1жнародних науково-техн1чних конференц1ях "Проблемы развития локомотивостроения" (Крим, 1993 р.), "Состояние и перспективы развития локомотивостроения" (Новочеркаськ, 1994р.), "Пробле-ми транспорту та шляхи 1х виршення" (Ки1в. 1994 р.), "Проблемы развития локомотивостроения" (Алушта, 1995 р.). щор1чних науково-техн1чних конференЩях професорсько-викладацького складу Сх1дноукра1нського державного ун!верситету (Луганськ, 1982-1996 рр.), .галузевих науково-тех-' н1чних нарадах (Коломна, 1982 р.; Луганськ, 1984 та 1989 рр.), а також на зас1даннях науково-техн1чних рад спец1ал1зованих в!дц1л1в АТ "Коломенський завод" (Коломна, 1983 та 1988 рр.), ЦНД1 1м. акад.0.М.Крилова (Санкт-Петербург, 1984 р.), ДХК "Луганськтепловоз" (Луганськ, 1985 та 1988 рр.), ВО "Людиновотепловоз" (Люданово, 1987 р.), ВНД1електроаг-' регат (Курськ, 1990 р.). АТ "Турбомоторний завод" (Екатеринбург, 1991 р.) 1 АТ "Волгодизельмаш" (Балаково, 1,989, 1990 та 1992 рр.).

В розр1з1 теми дисертацИ опубл1ковано 33 роботи, з них 14 статей у зб1рниках наукових праць. 3 авторських св1доцтва, 1 викладена заявка, 1 анотована в науковому журнал1 стаття, 2 депонованих рукописи та 12 тез допов1дей на науково-техн1чних конференЩях. Список опубл1кова-них праць. що в1дображають оснсвн! положения дисертацИ, наведений у К1нц1 автореферату.

ДисертаЩя складаеться з перел1ку скорочень, вступу, чотирьох розд1л1в, висновк1в. рекомендац1й, перел1ку посилань та п'яти додат-к1в.

. Загальний обсяг робота. - 220 стор1нок (100 стар!нок машинописного тексту. 10 таблиць на 10 стор1нках, 60 1люстрац1й на 60 стор1нках, пе-рел1к посилань з 200 назв на 15 стор1нках та додатки на 35 стор1нках).

ДЕКЛАРАЦ1Я КОНКРЕТНОГО ОСОБИСТОГО ВНЕСКУ ДИСЕРТАНТА У РОЗРОБКУ НОЕИХ НАУКОВИХ РЕЗУЛЬТАТА. ЩО ВИНОСЯТЬСЯ НА ЗАХИСТ

Дисертантом особисто розроблен1: методика синтезу емп!ричних моделей сп1льного вплизу параметр1в п1дв1ски СУ 1 в!брозбудження на за-гальну в!брац1ю СУ та РК; методика резонансних випробувань РК; алгоритм уточнения мод згинно! та крутильно1 в1брац11 перших чотирьох то-н1в у методиц! розрахунку модальних параметра СУ 1 РК; анал!тична модель загально1 просторово! в1брац11 СУ та РК за усталених режим1в робота СУ 1 швидкостей руху тепловоза в прямих д1лянках шляху; анал!тич-н1 вирази узагальнених критерИв в!брозбудливост1 та в1бронавантата-ност1 СУ 1 РК; модельно-к1беркетична постановка задач1 багатокритерЬ ального проектування п1дв1ски СУ.

Особисто дисертантом також проведено вс1 розрахунки, виконано анал1з результаПв розрахунк!в та вим!ргоань. за п!дсумками якого сфо-рмульовано нов1 науков! положения, що виносяться на публ!чний захист:

а) адекватна математична модель для прогнозування загально!. в!брац1! СУ 1 РК може бути побудована лише за умови сп!льного врахування 1х деформ!вност1 та параметр!в силового 1 к1нематичного в1брозбудження;

б) зниження загально1 в!брац11 СУ 1 РК можна досягти при так!й ком-б!нац!1 розподШв по 1х довжин! мае 1 жорсгкостей, яка м!н!м1зуе значения узагальнених критерИв в!брозбудливост1 СУ 1 РК в зонах максиму-м!в енергетичного спектра збудження;

в) одночасного зниження загально! в!брацП СУ та РК при частковому взаемному перекритт1 спектр1в 1х власних частот 1 спектр!в частот В1б-розбудження можна досягти шляхом проектування п!дв1ски СУ за !нтег-ральним критер1ем якост!, що враховуе норми в1бронавантаженост! СУ, РК й п!дв!ски СУ;

г) в!дновлення заданих пружних характеристик комб!нованих в!бро!зо-лятор!в у зв'язку з! стар1нням еластомер1в у експлуатац11 можна досягти шляхом пер!одичного перерозпод!лу навантажень на 1х несуч! пружн1 елементи.

3 участю автора розроблено конструктива р!шення, захищен! авторскими св!доцтвами, створено програмне забезпечення для розрахунк!г загально! в1брац11 СУ 1 РК та для багатокритер!ального проектування п!дв1ски СУ, виконано вс! експериментальн1 досл1дження ! оброблено 1х результата, орган1зовано досл!дн! виробництва в!бро!золятор1в запропо-нованих конструкц!й на тепловозо- та дизелебуд!вних п1дприемствах.

Дисертант щиро вдячний ус 1м. хто сприяв проведению найб!льш тру-домЮгких етаШв експериментальних та теоретичних досл!джень.

ОСНОВНШ ЗМ1СТ РОБОТИ '

У встэтИ показано актуальн1сть теми дасертацИ, обгрунтовано ви-б1р об'ект1в та предмета досл!дження, окреслено коло вир!шуваних пи-тань, подано загальну характеристику робота.

Перший розд!л уявляе собою розгорнутий огляд стану проблеми у р!зних галузях транспортного машинобудування з емп1рично1. теоретично! та практично1 точок зору.

В1дзначено конкретний внесок у вир1шення проблеми не т1лыш вче-них-зал1зничник1в (О. I.Беляева, I.В.Б1рюкова, Г.П.Бурчака, Г.В.Бутако-ва, ВЛ.Варави, В.М. Великодного, М. Ф. Вериго, С. В. Вершинського, 1.1. Га-л1ева, В.К.Гарга, 0. Л.Голубенко, С.М.Голубятникова, П. I. Гороновича,

B.Д.Дановича, В. Л.Добровольського, Ю. В.ДыШна, 0. С.Свстратова, Р.Жо-л1, В.Зоула, 0.0.Камаева, В. О.Камаева, Д. Е.Карм1нського, 0.Я.Когана, 0. М. Коняева, М. Л. Коротенко, М. М. Кудрявцева, С. М. Куценко, В. А. Лазаряна, 0.1.Лисикова, П.Иейнке, Е.М.Н1к1т1на, К.Л.Ортса, А.П.Павленко, С.Пата-д1а, М. П. Пахомова, Л. А. Переяславця, М. А. Пительгузова, И. Г. Полларда,

C.Ф.Редько, Л.Ы. РезШкова, Л.Руса, А. А. Рибалова, О.М. Савоськ1на, В.А. Слащова, А.С.Уыарова, В. Ф. Ушкалова, В. Д. ХусХдова та багатьох 1нших), але 1 вчених, що працюють у сум1жних галузях знань - В. А.Вейца, М.Д. Генк1на, В.В.Давидова, Дж.Л.Джанк1нса, 1.1.Клюк1на, К. С.Колесникова, Е.Е. Лавендела, В. I. Лошакова. Г.Н. И1к1шева, Р. В.Ротенберга, Ф.Сакк1, Дж.К. Сноудона, В. е.Тольського, К.В.Фролова. РЛ.Фурунжиева та 1нших).

Показано, що рац1ональна стратеПя прогнозування в1брац!1 полягае в побудов1 та п'осл1довному уточненн1 11 емп1ричних та анал1тичних сис-темних 1м1тац1йних моделей на осков1 попереднього експериментального вивчення механ1зму впливу кожного нового фактора, що враховуеться, а рац1ональна стратеПя зниження в1брац11 - в реал1зац!1 на баз! згада-них моделей та норм в1брац11 багатокритер1ального п!дходу до вибору принцип1в д11, структури 1 параметр1в р1зних засоб!в в1брозахисту та подальшому комплексному застосуванн1 останн1х на реальних машинах.

У процес! аналХзу результат1в експериментальних досл!джень зага-льно! в1брац11 СУ та РК з'ясовано, що у тешювозобудуванн1 залншаються невивченими законон1рност1 сп1льного впливу на загальну в!брац1ю СУ 1 РК параметр1в п1дв1ски СУ, силового та к1нематичного в1брозбудження, а також не розроблен! методики синтезу емп1ричних моделей такого впливу.

При розгляд1 застосовуваних методик теоретичного досл1дження ви-явлено, що, не дивлячись на наявнЮть розвинутого математичного апара-ту та р!зноманн1ття використовуваних розрахункових схем для анал1зу загально! в!брац11 конструкЩй, динам1чно под1бних до тепловозних СУ 1

РК, одночасне врахування у межах одн1е1 розрахунково1 схеми деформ1в-ност1 СУ та FK на згин 1 кручення, а такок в1брозбудкення в1д робота силового 1 допомШгого обладнання та в1д взаемодИ ек!пажу з рейковим шляхом не проводилося. Особливо наголошено на т1й обставин1. що зараз у тепловозобудуеанн! немае загальноприйнято! методики розрахунку мо-дальних пар£шетр1в загально1 згинно! 1 крутильно1 в1брац11 СУ та РК.

За п1дсумками огляду використовуваних методик конструюванкя систем в1брозахисту СУ та РК транспортних машин зроблено висновок про те, що в умовах п!двищення енергонасичеяосг1 й швидкост! руху сучасних тепловоз1в зростаюч! вимоги до р1вн1в 1х над!йност! й в1брокомфортабе-льност! можуть бути задоволен! лише шляхом багатоц1льового проектуеан-ня yclx ступен1в в1брозахисту, в тому числ1 й п1дв1ски СУ. При цьому Шдкреслюеться факт в1дсутносг1 в даний час у тепловозобудуванн! стру-нко1 системи критерИв якост1 11 проектування. Обгрунтовано також тезу про те, що у зв'язку з тенденц1ею зб1льшення щ1льност1 спектр1в в1б-розбудження та власних спектр1в загалько1 в1брац!1 СУ та FK для виклю-чення грубих прорахунк1в на ранн1х етапах 1х проектування першорядно! важливост! набувае розробка спец1альних узагальнених критерИв в1броз-будливосП р1зних мод В1брац11, як1 б Еизначали якЮть внутр1шнього в1брозахисту СУ та РК в1дпсв1дно до оч!куваних умов 1х експлуатац11.

В результат1 анал1зу практики застосування в1бро1золятор1в для п1дв1сок автомоб1льних. ав1ац1йних, суднових та тепловозних СУ з дви-гунами внутр1шнього згорання констатуеться, що сер1йно виготовлюван1 в Укра1н1 та за кордоном еластомерн! в1бро1золятори мають кедостатню стаб1льн1сть пружних характеристик в умовах 1х тривало! експлуатацП.

Спираючись на перел1чен1 результата огляду стану проблеми, що акцентують увагу на питаниях, як1 вимагають негайного вир1шення. на-прик!нц1 розд1лу сформульовано мету та основн! завдання дисертацИ, наведен! на початку автореферата.

Другий розд!л присвячено розробц1 методики синтезу емп1ричних моделей впливу параметра п1дв1ски СУ, силового 1 к1нематичкого в1броз-буджекня на загальну в1брац1ю СУ 1 РК тепловоз1в.

Ус1 експерименти проведено на натурному тепловоз! ТГН6А-2303 при його pyci в режимах тяга й виб1гу без потягу та з потягами р!зно! маси на досл1дному к1льц1 во "Людиновотепловоз". При проведенН! досл1джень використан1 комплекта в!бровик1рювалыю1 апаратури БИ6-6ТН, ВН6-5МА (Естон1я) та 00060 (Шмеччина). штатн1 прилади тепловоза, а також 1нш1 апаратура та обладнання загального призначення.

При в!дбор1 фактор!в, що впливають на загальну в!брац1ю СУ 1 РК. частина останн!х вилучена з розгляду за п1дсумками анал1зу anplopuol 1нформацЦ (вар!ац11 проф1лю рейкового шляху. ширини кол11 й Шдуклон-

ни рейок: добов1 поливания температури навколиинього середовища; в1д-хилення тяск1в згорання палива та частота обертання кол1нчастого вала дизеля), а частина - за результатами вим!рювань при пробних по1здках (сила тяги, маса потягу). Значения групи контрольованих, але некерова-них в даному експеримент1 фактор1в заф!ксовано на одному р1вн1 впро-довж усього часу випробувань (дебаланси карданних вал1в 1 кол1нчастого вала дизеля; кути розклинки кривошип1в та р1зноваги шагунно-поршнъових груп дизеля; модальн1 параметри СУ 1 РК; координата опор ресорного п1-дв!шування й п1дв1ски СУ; характеристики шляху та шляхово1 структури).

Для досл1дження значущост1 фактор1в, що залишилися, поставлено в1дс1юючий експеримент за ортогональним насиченим планом Плакетта-Бер-мана при к1лькост1 фактор1в Л=11 1 к1Лькост1 досл1д1в М=12. За функцП • в1дгуку прийнято. усереднен! по опорах п1дв1ски СУ значения модул1в просторових в1броприскорень лап СУ (ас) та рами п1д ними (ар), оск!ль-ки ц1 параметри в1дображають в1брац1йний стан об'ект1в досл1дження, не корельован1 м1к собою, сднозначн1 та статистично ефективн1. Основн! характеристики вар1йованих фактор1в наведен1 в таблиц! 1, де: пд'-частота обертання кол1нчастого вала дизеля, ут - швидк1сть руху тепловоза, С2 та Су - в1дпов1дно осьова та рад1альна данам1чн1 корсткост1 в1бро1золятора п1дв1ски СУ, С20 - осьова динам1чна жорстк1сть протиу-дарних упор!в в1бро1золятора, Д2 - робочий х1д в1бро1золятор1в до упо-р1в, Рд - режим робота дизеля, Рпр - кут установки противаг механ1зма' вр1вноважування дизеля, е„ - ексцентриситет муфти головного привода, егв - ексцентриситет вала привода г1дрорёдуктора вентилятора, Рк - режим робота компресора. XX - холостий х!д, ПН - повне навантаження.

Таблиця 1 - Основн! характеристики вар!йованих фактор1в

Позначення Меж! облает! Р1вн1 вар!ювання

фактора одиниця визначення фактора

вим!ру

Натуралъне Кодове Нижня Верхня Никн!й Нульовий Верхн1й

Пд об/хв 350 1000 530 620 710

хг км/год 0 60 40 47,5 55

Сг Х3 МН/м 1,5 6,5 1,5 2.65 3,8

Су Х4 МН/м 1.0 2,5 1,0 1,4 1,8

д. Х5 . мн/м 3 160 110 133 156

х6 мм 0 3.2 0,2 0,9 1,6

- Рд X, - XX ПН XX - ПН

Рпр СИ Х8 градус 0 4,0 2,3 3,15 4,0

V л9 км 0 • 0,30 0,17 0, 23 0,29

егв о мм 0 1, 0 0. 5 0.7 0,9

Рк ХЦ - Викл. Вкл. Викл. - Вкл.

Ус1 фактори, що вар1юють, - однозначн1. незалежн1, сум1сн1, керо-ван1, а к!льк1сн1 фактори - й вим1рн1. 1нтервали вар1ювання к1льк1сних фактор1в складавть не б1льш як половину областей 1х визначення, але б1льш н1ж удв1ч1. перевищують середньоквадратичну похибку досл1д1в.

За п1дсумками обробки результата експерименту одержано л1н1йн! р!вняння регресП для обох прийнятих функц!й в!дгуку (ас. ар). Засто-совуючи в1дом1 статистичн1 залеясност!, розраховано значения похибок в1дтворюваност! досл1д1в та похибок визначення коеф1ц1ент1в регрес11, а такозк виконано перев1рку значущост! цих коеф1ц!ент1в з використанням розпод1лу Стьюдента при р!вн1 дов!рчо1 ймов1рност1 0,95.

Меж1 дов1рчих 1нтервал1в та ранжувальн1 крив1 коефЩ1ент1в рег-ресИ Ь1, що в1дпов1дають в1дносним внескам р1аких фактор1в, показано на малюнку 1.

Малюнок 1 - Ранжувальн! крив! коеф!ц1ент1в регресП

Перев1рка адекватност1 р1внянь регрес11 за критер1ем Ф1шера дала позитивн1 результата, п1дтвердивши значущ1сть пд. ут, с2, Су, с20 1 Д2 (з кодовими позначеннями Х/, ... , х6) для обох функц1й в1дгуку.

Для виявлення механ1зм!в впливу вШбраних фактор1в на модуль в1броприскорення РК (ар) з допомогою методу вузлових точок одержана мультипл1кативна модель

_-<П-1) -5

ар » аро П ч>(Х!) - аро1р(пд)(р(ут)ф(Сг)ч>(Су)1р(С20)ч)(Д2). м/с2 (1)

де ар0 - значения модуля в1броприскорення у вузлов1й точц1, що дор1в-нше його середньому значению за даними вс1х досл1д1в; п=6 - к1льк1сть фактор1в; <р(X^) - однофакторн! залежност1, одержан! в результат! ап-роксимацП статистичного масиву даних 157 досл!д1в при вар1юванн! фак-тор!в у околах вузлово! точки (п, = 635 об/хв; ут = 28,5 км/год; С2 = 6,28 МН'м; су = 6,73 МН/м; сго = 9,12 МН/м; Д2 = 0.42 мм) та по вс!й

област1 визначення (розм1рн1сть ус1х функЩй ^(Х^ - м-с*2):

Ф(пд) = 13.78125 - 0.083114пд + 0.17249-10-3Пдг -

'- О, 12993-10"6ЛД3 + 0, 30248-10" 10ПД4; 12) <р(Ут) = 1,38161 - 0, 025989ут + 0,28107-10"гУтг - 0, 29891 • 10"4УТ3; (3)

<р(С2) = 3,67724 - 1.52637С, + 0,22695С2г - 0,32709-10"гСг3; (4) <р(Су) = 2,05494 - 0,74921Су + 0,20255Суг - 0,015878Су3 +

+ 0, 43106■10'3СуА; (5)

<р(С20) = С20/(1,34357 + 0,30119Сго); (6)

<|>(Д2) = 1,20594 + 0,66563/(Д2 + 0,23108). (7)

У зв'язку з в1дсутн1стю строгого теоретичного обгрунтування муль-типлТкативного впливу фактор1в у дан1й модел! 11 адекватя1сть оц!нено коеф1ц1ентом множинно1 кореляцП

К«к - } <5Р* - ар)2/ 1 (арк - аро)2, (8)

де арК - фактичний модуль в!броприскорення РК в к-му досл1д1.

Значения КМК = 0,786, одержане для експеримента вц1лому, св1дчить про адекватн1сть прийнято1 модел1. АналоПчним чином побудована також мультипл1кативна модель ас, цо в1дображае в1брац1йний стан СУ.

Граф1чна 1нтерпретац1я моделей типу (1) сукупн1стю зв'язаних м1ж собою у вузлов1й точц! шести сл1д1в перетину г1перповерхн1 в1дгуку уз-довж факторних осей дозволяв зручно анал1зувати механ1зми впливу фак-тор1в 1 синтезувати оптимапьн1 параметри п1дв1ски СУ в1дпов1дно до р1зних умов експлуатацП.

В тоетьому розд1л! розроблена математична модель загально1 в1бра-ц11 СУ та РК з урахуванням 1х деформ1вност1, в1брозбудження в1д взае-мод11 кол1с з рейками та в1д робота в1броактивного обладнання.

Модель системи в д1апазон1 частот до 30 Гц представлена у вигляд! двох деформ1вних на згин 1 кручення т1л (СУ та РК) 1 двох абсолютно твердих т1л ск1нченних розм1р1в (п1дресорених частин в1зк1в), з'една-них м1ж собою точковими просторовими утримуючими голономними пружно-дисипативними в'язями. Вважаеться також, що назван1 Т1ла перебувають у стан1 спрнчшених д1ею зосереджених пол1гармон1чних сил у-сталених ма-лих пер1одичних коливань в1дносно сво1х положень статично1 р1вноваги.

При' побудов1 математично1 модел1 прийнято так1 припущення: '■ а) центри мае СУ, РК й п!дресорених частин в1зк1в знаходяться у по-здовжньо-вертикапьн1й площин! симетрП тепловоза;

б) розс1яння енерг11 в1брац11 в систем1 в1дбуваеться у в1дпов1дност1 з г1потезою Баз1ля про д1агональн1сть матриц1 демпфування та 11 про-порц1йн1сть натриц1 пружпост1;

в) моди загально1 пружно1 в1брац11 СУ та FK залишаються балочними:

г) згинна та крутильна в1брац1я СУ та РК незалежн1 одна в1д одно1:

д) суттевий вгопш на загальну в1брац1ю СУ l РК молсуть чинити лише nepiul чотири мода 1х згинно! та крутильно1 в1брац11;

е) 1 СУ, 1 РК уявляють собою системи непризматичних балок двох вза-емно перпендикулярних напрямк1в, що Шдтримушъ пластину кусково-ста-ло1 товщини та закр1плен1 на них абсолютно тверд1 т1ла ск1нченних роз-м1р1в;

ж) СУ 1 РК мають неск1нченно велик1 поздовжн1 жорсткост1;

з) динам1чн1 складов1 сили тяги не впливають на загальну в1брац1ю СУ та РК.

За узагальнен1 координати систеии прийнято поступальн! та кутов1 перем1щення СУ, РК 1 Шдресорених частин в1зк1в як твердих т1л в1днос-но 1х положень сгатичш1 р1вноваги, а також поступальн1 та кутсв1 пе-рем1щення перетин1в приведения СУ та РК при перишх чотирьох модах 1х пружно1 в1брац11 в1дносно миттевих положень СУ та РК як твердих т1л. У п1дсумку досл1джувана система нал1чуе 48 узагальнених координат.

Рух модел1 описано р1вняннями Лагранжа другого роду в узагальнених координатах, представленими в комплексна форм!:

де Т. И - в1дпов1дно функцИ к1нетично1 й потенц1ально1 енерг!1 системи: Qin- 4>in ~ В1дпов1дно ампл1туда, кутова частота та початкова фаза п-1 складово1 узагальнено1 сили, що не мае потенц1алу, по 1-й узагальнен1й координат1 q^ ( ^ - коеф1ц1ент непружного опору по 1-й узагальнен1й координат1; t - час.

Головною особливостю р1внянь (9) е явна присутн1сть нормованих функц1й мод вертикально1 й горизонтально! згинно1, а також крутильно1 в1брац11 СУ та РК в розгорнутих виразах частинних пох1дних Эт/Э^ 1 ЗП/dqi- Згадан1 функц11 мод у значн1й Mlpl визначають, по-перше, вели-чини повних динам1чних деформац1й опор п1дв1ски СУ та кузовного ступе-ня ресорного п1дв!шування, по-друге, величини модальних мае 1 модаль-них жорсткостей СУ та РК, що характеризують в1брац1йн1 властивост1 ос-танн1х як деформ1вних т1л.

Для розрахунк1в функц1й мод перших'-чотирьох tohIb пружно! в1брац11 СУ та РК запропоновано алгоритми, як1 забезпечують суттеве п!двищення

d

ЗТ

-+ Re

34i

I ЭП \

(1 + JYi)- я Re{ I Qlnexp(j(o),nt+i?ln))). (9)

l да./ . n

точност1 прогнозування в пор1внянн1 з в1домими алгоритмами енергетич-ного методу, досягнуте завдяки б1льш строгому виконанню умов динам!ч-но1 р1вноваги моделей СУ та РК, умов взаемно1 ортогонал1зац11 вс1х ураховуваних мод по к1нетичн1й 1 потенц!альн1й енерг11 та крайових умов основних диференц1альних р1внянь загально! пружно1 в1брац11 СУ й РК, а такояс завдяки врахуванню поправок на 1нерц1ю повороту 1 деформа-ц11 зсуву 1х елемент1в.

На баз! запропоновано! модиф1кац!1 енергетичного методу та вико-ристання даних в!домостей поздовжнього, поперечного й вертикального розважування, а також !ншо1 креслярсько-техн1чно1 документацИ розроб-лено методику розрахунку модальних мае 1 модальних жорсткостей СУ та РК, адекватн1сть яко! п1дтверджено результатами натурних резонансних випробувань РК тепловоза ТГМ6А-2303 з допомогою пневмов1братор1в.

При посл!довнхому прикладенн1 моногармон!чного в!брозбудження з1 скануючою кутовою частотою ш в М точках РК та реестрацП при цьому в1б-рошвидкостей в Н розпод1лених по И поверхн! точках визначались усе-реднен! ефективн1 1мпедансн1 частотн1 характеристики згинно! й крути-льно! в1брац11 РК

гш) = /—— 2 г |гпп(^ш)|г, (Ю)

/ н.н ш п

де ш, п - в1дпов!дно номери точок прикладення в1брозбудження та точок вим!рювання в!брошвидкост!; гва(;)ш) - механ!чний 1мпеданс, що визнача-еться залежн!стю

гп„ Ш - Рп(ЗШ)/Уп(зш). (И)

де Рт(» - збуджуюча сила (або момент) в т-й точц!: - в1бро-

швидк1сть у п-й Т0ЧЦ1.

При виявленн1 резонансу кожно1 Ь-вузлово1 мода РК розглядалась як елементарна система з одним ступеней в1льност1, що мае комплексний 1м-

педанс г««*) - кь + Л(ОьМь + сь/к , (12)

де % - кутова частота; Еь, Мь, Сь - в!дпов1дно модальн! демпфування, маса та жорстк1сть РК для резонуючого тону.

Значения перел1чених параметр1в кожно! Ь-вузлово! моди згинно! 1 крутильно! в1брац11 РК визначались з1 сп1вв1дношень:

1?ь = гч); = еь/((й„мь); сь = шь2мь, (13)

де ")(ь - коеф1ц1ент в1дносного демпфування ь-вузлово1 моди. що визнача-еться з додатково1 'серИ досл1д1в з реестрац1ею запис!в затухаючих ко-ливань р!зних точок РК.

За результатами випробувань встановлено. що в досл1джуваному д1а-пазон1 частот модальн! маси р1зних тон!в практично залишаються сталими - (Шдтверджуючи факт в!брац11 РК як единого ц1лого), а модальн1 жорст-кост1 та модальне демпфування зм1нюються пропорц1йно частотам ш,, (що непрямо п1дтверджуе прийняту г1потезу Баз1ля).

П1сля визначення величин ус1х коеф1ц1ент1Е системи р1внянь (9) вона перебудовуеться у б!льш зручну матричну форму

[А] {Я} + [С*] {ф - (й(Ш, (14)

де [А]. [С*1 - симетричн! квадрата! матриц! 1нерц1йних та кваз!пружних коеф1ц!ент1в в1дпов1дно; {q>.{Q(t)} - в!дпов!дно матриц1-стовпчи-ки узагальнених прискорень, узагальнених перем!щень, узагальнених сил.

Розв'язання системи р!внянь (14) провалиться шляхом переходу до кваз1нормальних координат з допомогою в1домого л!н!йного перетворення. у результат! якого вона розпадаеться на 48 незалежних р!внянь, та нас-тупно! суперпозиц!! розв'язк!в останн1х.

Для реал!зац!1 математично! модел! на ЕОМ розроблено програмне забезпечення, При тестуванн! модел1 використано результата досл1дниць-ких випробувань тепловоз!в ТГМ6А-2303, ТЭ127-0001 1 2ТЭ126-0001. Роз-б!жн!сть розрахункових та експериментальних значень власних частот за-'гально! в!брац11 СУ 1 РК не перевшцуе 5%, а значень ампл!туд в1бропри-скорень. у 1х характерних точках - 14%.

У четвертому розд!л! обгрунтовано вирази узагальнених критерИв в!брозбудливост! й в1бронавангаженсст1 СУ 1 РК. опрацьовано методику багатокритер1ального проектування п1дв1ски СУ, наведено результата випробувань розроблених в!бро1золятор1в та п!дв!сок.

На ранн!х стад!ях проектуЕання СУ 1 РК запропоновано використову-вати узагальнен1 критерП збудливост1 Ь-вузлових мод 1х в!брац!1 (для

ц!лих Ь)0): _^___

Вь -/( £ иьп 5 Оупсо8Ч)»п)г + * X и„в ? а»„з1тМ2. <15>

де V - порядок складово1 збуджучо1 сили в1дносно частота обертання кол1нчастого вала дизеля; п - номер дкерела узагальнено1 збуджуючо! сили; (■/„„ - значения нормовано! функц11 Ь-вузлово! моди у точц! розта-шування п-го дзкерела; 0Уп, 1|1Уп - в1дпоз1дно ампл1туда 1 початкова фаза збуджуючо! сили у-го порядку ВхД п-го дкерела.

Показано, що шляхом вар1ювання розпод1лами погонних мае 1 жорс-ткостей СУ та РК завжди можна п!д1брати комб1нац!1 функц1й Ь-вузлових мод иЬп, як! м1нШ1зують значения критерИв В„ у зонах максимум1в енергетичного спектра в1брозбудження 1 забезпечують суттеве зниження загально! в1брац!1 СУ та РК на основних експлуатац!йних режимах.

При прсектувакн1 п1дв1ски СУ в1брац1йний стан системи "СУ - РК" пропонуеться оЩнювати трьома грудами нормованих критерПв в1бронаван-таженост1 Нс, Ир 1 Н„ (в1дпов1дно для СУ, РК та п1дв1ски):

И, -II р..,«,.,)-^-: (17)

шп

Н„ I I 1 Рвп (ш. V) -— . (18)

" п и к шп оГН 1

де 1, q - в1дпов1дно номер та к1льк1сть регулярно розпод!лених по по-верхн1 СУ тонок контролю в1брац11; 3, г - те ж для РК; к, я - в1дпо-в1дно номер та к1льк1сть в1бро1золятор1в п1дв1ски; Ртп(а), V) - ймов1р-н1сть руху тепловоза в п-му 1нтервал1 швидкост! (V) з працюючою в ш-му 1нтервал1 частота обертання (ш) кол!нчастого вала дизеля СУ; у1ип, <1ктп - в1дпов1дио значения в1брошвидкост1 в 1-й точц1 СУ, показ-ника плавност1 ходу в ¿-й точц1 РК та динаы1чно1 деформацП К-го в1б-ро1золятора п1дв1ски, вим1рян1 при рус! в п-ыу интервал1 швидкост1 з працюючою в п-му 1нтервал1 частота обертання кол1нчастого вала дизеля в>и3' ГО]. 1й1сП|11] - прилустим1 значения перел1чених показник1в.

Для типових пасивних п1дв1сок СУ з парною к1льк1стю рад1альноси-метричних в1бро1золятор1в сформульована багатокритер1альна задача оп-тим1зац11 параметр1в осьово! (С2) 1 рад1ально1 (Су) жорсткост1, коеф1-Щента непружного опору V та к1лькост1 в1бро1золятор!в п1дв1ски з.

Розв'язок задач1 для тепловоз1в ТЭ127, 2ТЭ126 1 ТГМ6А виконано на баз1 розроблено1 в третьому роздШ модел! загально1 в1брац11 СУ та РК шляхом реал1зац11 модельно-к1бернетичного експерименту з використанням стандартних процедур ЛПс-пошуку в чотиривим1рному простор1 параметр1в. На першому етап1 за п1дсумками серИ пробних досл1д1в згаданий г1перп-рост1р звужено обыеженнями, що в!дтинають област1 неприйнятних значень локальних критерПв (1< С2 <100 МН/м; 0,2 < Су ( 500 МН/м; 0,01 < ? < 0,30; 4 < в < 32), щ другому - сформовано переговори1 множини Парето у в1дтятому г1перкуб1, на третьому - в1д1брано кращ1 модел1 (див. таб-лицю 2. де значения Сг 1 Су наведено в МН/м) шляхом ранжування локальнах критерПв уоередин! груп (16)-(18) та 1нтегрально1 оЩнки критер!-1в„ що залишились. за принципом м1н1муму сумарних припустимих втрат:

Н -^/н! + Н* + Н„2 . (19)

П1дв1ски за вар1антами 1, 3 й 6 згодом впроваджено на тепловозах.

Таблиця 2 - Результата оптим1зац11 параметр1в п!дв!сок тепловоз1в

Сер1я тепловоза Номер моде-Л1 Робоч! параметри КриТерИ якост! 0ц1нка модел1 Парето

С, К s нс нр Н„ Н

ТЭ127 1 3,60 1,72 0,110 6 0,78 0,73 0.71 1,28 Краща

ТЭ127 2 4,85 1,98 0, 085 4 0. 90 0, 72 0, 69 1.35 Задев.

2ТЭ126 3 7,40 4,00 0, 090 8 0,82 0.85 0, 80 1.43 Краща

2ТЭ126 4 8,75 3,98 0,125 6 0,86 0,90 0,79 1.47 Задов.

ТГМ6А 5 5,05 4,40 0,145 4 0,87 0,81 0,75 1.41 Краща

ТГМ6А 6 3.65 1,78 0, 060 4 0,61 0. 96 0,91 1,45 За доп.

Анал1з результата обчислювальних експеримент1в дозволяе також стверджувати, що оптимальн1 параметра п1дв1ски СУ е функц!ями умов експлуатацИ, як1 визначають р1вень та тривал1сть д11 збуджуючих сил р1зного походження, 1 тому в1бро1золятори п1дв1ски повинн! мати мож-лив!сть регулювання 1х характеристик у експлуатацИ.

В порядку практично! реал1зац11 цих рекомендац1й розроблено конст-рукцИ в1бро1золятор1в типових ряд1в ВИИ, ОВВ та ВПРС за а. с. 1146496 1 1352112, а також пневмов1бро1золятор1в ВММ27П за а.с. 1167043.

Наведено результата статичних 1 динам1чних випробувань в!бро!золя-тор1в та 1х прузкних елемент1в при р1зних температурах t (малюнок 2,а). перем!щеннях регулятора жорсткост1 з1бро!золятора д (малюнок 2. в) 1 к1лькост1 цикл1в Н (малюнок 2,г). На малюнку 2,6 показано крив1 прог-нозування пружного прогину 6Z 1 залишково! деформацП езал гумово-ме-тал!чного блока при розрахунковому навантаженн1 на нього в залежност! в1д терм1ну збер1гання х36 при t36 =20"С, що одержан1 за результатами прискорених випробувань на стар1ння при tnp=90°C на ochobI р1вняння Аррен1уса. На малюнках 2,б-г прийнят1 позначення: тпр - терм1н досяг-нення показник1в 52 л с.,аЛ1при tnp; Е - енерг1я активац11; R - ун!вер-сальна газова стала; dz - ампл1туда вертикальних динам1чних деформацП: Г - частота в1брозбудження; Ед - динам1чний модуль. пружност1; рст- Рднн ~ в1дпов1дно статична й динам1чна складов! навантаження; а -кут нахилу гумово-метал1чного елемента до горизонту.

Ефективн1сть в1бро1золятор1в ВМИ27 п1дтверджена результатами про-ведених в AT "Волгодизельмаш" пор!внялышх стендових випробувань на ¡короткому фундамент! та на пружн1й п1дв!сц! дизель-генератора ДГ252 при частотах обертання кол1нчастого вала дизеля 700-1500 об/хв, а також силового агрегата СА-10 при частотах обертання кол1нчастого вала дизеля 540-1260 об/хв. В1бро1золяц1я ,.СУ в обох випадках на -вс1х режимах робота складала 1,5-5 дБ. В!бро1золяц!я фундамента в першему ви-падку досягала 5-10 дБ, а в другому - 11-22 дБ.

¿г,

(А = уаг)

1 1 1 1 Д = + 6 мм

1

А = - 6 мм

-1 1\

/ / ВМИ27 1 (у збор!) 1111

А г /

Р

(Ы = уаг)

8 10 12 14 г, Гц о в

Рсх-еОкН; РАМ- 8кН; 1 = 17,5Гц ■

I I I I I I I I 6

Малюнок 2 - Результата лабораториях випробувань гумово-метал1чних элемент!в та в1бро1золятор!в у збор!

Результата експлуатац1йних випробувань обладнаних в!бро!золятора-ми ВМИ досл1дних тепловоз!в ТЭ127-0001, 2ТЭ126-0001, 2ТЭ126-0002 та ТГМ6А-2303'п1дтверджують, що за р!внями в1брац!1 й шуму вони задоволь-няють сучасн1 вимоги. Результата пор!вняльних випробувань тепловоза ТГМ6А-2.303 з п1дв1скою з в!бро1золятор1в ВМИ та з сер1йн(?ю п1дв1скою показують, що в першому випадку при вс1х режимах роботи СУ 1 швидкос-тях руху тепловоза модул1 просторових в!броприскорень СУ та РК в1дпо-в1дно у 1,05-3,3 та у 1,2-6,9 раза мении, н1ж у другому. Кр1м того, вим!рян! за ГОСТ 12.2.056-81 р1вн1 шуму на робочих мЮцях локомотивно! бригади при досл1дн1й п1дв1сц1 на 1,5 дБА нижч1, н1ж при сер1йн1й.

ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТИ I П1ДСУМК0В1 висновки

1. Розроблено анал!ткчну модель для прогнозування загально! в1б-рац11 СУ й РК з урахуванням характеристик 1х силового 1 к1нематичного в1брозбудження та деформ!вност! в д1апазон! частот до 30 Гц при уста-лених режимах робота СУ 1 швидкостях руху в прямих д!лянках шляху. Для реал1зац11 модел1 на КОМ створено програмне забезпечення. При тесту-ванн1 модел1 стосовно до тепловоз!в ТЭ127, 2ТЭ126 1 ТГМ6А розб1жн1сть росрахункових та вим1ряних значень власних частот загально1 в!брац11 СУ 1 РК не перевищила 5%, а значень амшПтуд в1броприскорень в 1х ха-рактерних точках - 1455. Багатовар1антн1 розрахунки з допомогою запро-поновано1 модел! показали, що адекватне прогнозування побного спектра загально! в!брац11 в досл!джуваному частотному д1апазон1 для переваж-но! б1льшост1 маг!стральних та маневрово-вивозних тепловоз!з можлиЕе лише за умови сп1льного врахування параметр1в деформ1вност1 СУ 1 РК на згин та кручення, а також параметр!в в!брсзбудження в1д взаемод11 колю з рейками 1 в1д роботи в!броахтивного обладнання.

2. Розроблено уточнену методику розрахунку модальних параметра загально! згинно! та крутильно! в1брац11 СУ 1 РК за даними 1х поздовж-нього, поперечного та вертикального розважування, а також 1ншо1 крес-лярсько-техн!чно! документацИ. Для тестування методики проведено резонанс^ випробування РК тепловоза ТГМ6А-2303. Розб1жн1сть експеримен-тальних 1 розрахункових значень модальних параметра РК склала не б1льш як 3.5%. Використання методики розрахунку для СУ та РК традиц1й-них конструкШй показало, що в частотному д1апазон1 до 30 Гц для них характерна наявн1сть до чотирьох мод загально! згинно! та крутильно! в1брац11, врахування яких необх1дне при проектуванн! систем в!брозахи-сту тепловоз!в.

3. Розроблено методику синтезу адекватних емп!ричннх моделей сп1лького впливу параметр1в п!дв1скя СУ та в!брозбудження па загальну в1брац1ю СУ 1 РК. що дозволяв на основ1 в!дс1юючих експеримент!в за ортогональними насиченими планами Плакетта-Бермана та застосування методу вузлових точок оптим1зувати параметр« п1дв!сок уже збудованих тепловоз1в стосовно до р!зних умов 1х експлуатац11. Запропонована методика використана для оптим!зац11 параметр1в п!дв!ски СУ тепловоз1в ТГМ6А при 1х модернХзацИ.

4. Розроблено анал!тичн1 вирази узагальнених критерИв в1брозбуд-ливост! СУ 1 РК, що дозволяюгь на ранн!х этапах проектування керувати

параметрами 1х внутр1шнього пруию-1нерц1йного в1брозахисту - розпод!-лами по довжин1 погонних мае та жорсткостей - з метою запоб1гання ре-зонанс1в пружно! в!брац11 на експлуатац1йних режимах робота. На приклад! дизель-генератора 2А-9ДГ тепловоза ТЭП70 та РК тепловоза ТГМ6А показано, що зниження 1х загально1 в1брац11 можна досягти при так!й комб1нац11 розпод!л1в по 1х довжин1 мае 1 жорсткостей, яка м!н!м1зуе значения узагальнених критерИв в1брозбудливост1 вс1х мод у зонах максимум^ енергетичного спектра в1брозбудкення.

5. Розроблено анал!тичн1 вирази безрозм!рних (нормованих) узагальнених критерИв в1бронавантаженост1 СУ, РК та п1дв1ски СУ. що забезпе-чують 1ктегральне врахування д!»чих корм в1брац11, а також реальних розпод1л!в тривалост1 руху тепловоза з р1зними швидкостями 1 тривалос-т1 робота СУ на р1зних режимах. Запропонована система локальних критерИв оц!нки в1брац1Гшого стану СУ 1 РК моте бути вих1дним пунктом для ц!льозого проектування р!зних способ1в та засоб!в 1х в1брозахисту.

6. На баз1 обгрунтованих узагальнених критерИв в1брозбудливост1 й в1бронавантаженост1, анал1тично1 та емп1рично! моделей прогнозуван-ня загально! в1брац11 СУ 1 РК, а також стандартних процедур ЛГ^-пошуку розроблено модельно-к1бернетичну методику багатокритер1ального проек-. тування пасивних симетричних п1дв!сок СУ з парною к!льк1стю в1бро!зо-лятор1в, яка реал1зована стосовно до тепловоз1в ТЭ127, 2ТЭ12& 1 ТГМ6А. Анал1з результат!в обчислювальних експеримент1в дозволяе при цьому стверджувати. що оптимальн! параметри п1дв1ски СУ у велик1й м1р1 ви-значаються р1внем 1 особливо тривал!стю д11 вЮрозбуджуючих сил р1зно-го походження, у зв'язку з чим в!бро1золятори п1дв1ски повинн1 мати можлив1сть регулювання 1х пружних характеристик у експлуатац11.

7. 3 участю автора розроблено, виготовлено та випробувано в лабо-раторних умовах конструкцИ в1бро1золятор1в з коректорами 1х пружних характеристик за а.с. 1146496. 1167043 та 1352112. Ефекгивн1сть в1бро-1золятор1в п1дтверджено при пор1вняльних випробуваннях на заводських стендах, а також при експлуатац1йних випробуваннях досл1дних теплово-з1в ТЭ127-С001. 2ТЭ126- 0001. 2ГЭ126-0002 та ТГМ6А-2303. При цьому п1д-тверджэно також, що в1дновлення заданих пружних характеристик комб1но-ваних в1брозолятор1в у зв'язку з1 стар1нням гуми 1х несучих пружних елемент1в в експлуатац11 можна досягти шляхом пер1одичн5го перерозпо-д!лу наванта&ень на осташи.

СПИСОК ПУБЛ1КАЦ1Й, ЩО ВГДОБРАЖАЮТЬ OCHOBHI ПОЛОЖЕНИЯ ДИСЕРТАЦИ

1. Никитин Э,Н., Плескач Г. Б.. Мельников В. А. Оптимизация характеристик комбинированных виброизоляторов для силовых установок // Конструирование и пр-во. транспортных машин. - Харьков, 1983. - Вып.15. -С.6-15.

2. Плескач Г.Б. К теории математического моделирования колебаний дизель-генератора тепловоза // Конструирование и пр-во транспортных машин. - Харьков, 1934. - Вып. 16. - С. 36-40.

3. Эффективность зарезонансной упругой подвески для тяжелых дизель-генераторов / Г.Б.Плескач, Э.Н.Никитин. П.И.Горонович и др. // Конструирование и пр-во транспортных машин. - Харьков. 1985. - Вып.17.

- С. 96-101.

4. Плескач Г.Б., Никитин Э.Н.. Горонович П.И. Метод расчета обобщённых инерционных и упругих характеристик рам кузовов тепловозов // Конструирование и пр-во транспортных машин. - Харьков, 1986. - Вып. 18. - С. 62-69.

5. Никитин Э.Н., Плескач Г.В.. Горонович П.И.. Бибаев Н.И. К выбору структуры и параметров подвески дазель-генератора тепловоза // Конструирование и пр-во транспортных машин. - Харьков, 1988. - Вып. 20.'

- С. 42-49.

6. О выборе упругой подвески среднеоборотных дизелей на маневро-во-вывозных тепловозах / Г.Б.Плескач. Э.Н.Никитин, П.И.Горонович и др. // Конструирование и пр-во транспортных машин. - Харьков, 1989. - Вып. 21. - С. 49-57.

7. Плескач Г.Б.. Никитин Э.Н. Прогнозирование виброактивности дизель-генераторов транспортных машин // Конструирование и пр-во транспортных машин. - Харьков. 1993. - Вып.22.'- С.115-123.

8. Плескач Г. Б. Оптимизация подвески силовых агрегатов тепловозов по интегральному критерию качества // Конструирование и пр-во транспортных машин. - Киев, 1994. - Вып. 24. - С. 183-189.

9. Плескач Г.Б., Горонович П.И., Никитин Э.Н. Эффективность виброизоляции силового агрегата с дизелем 6ЧН21/21 // Транспортное машиностроение. - Киев, 1995. - С.222-231.

10. Плескач Г. Б. Эффективность виброизоляции дизель-генератора с дизелем 12ЧН21/21 // Транспортное машиностроение. - Киев, 1995. - С. 237-249.

11. A.c. 1146496 СССР, МКИ* F1617/12. Виброизолятор / Г.Б.Плескач, Э.Н.Никитин, П.И.Горонович, В.И.Криворучкин, С.М.Яндян. -№3665549/2528; Заявл. 24.10.83: Опубл. 23.03.85. - Бюл. №11 //Открытия. Изобретения. - 1985. - №11. - С.112.

12. A.c. 1167043 СССР. МКИ4 B60g 11/26. Подвеска силовой установки локомотива / Г.Б.Плескач, Э.Н.Никитин, П.И.Горонович. В.И.Криворучкин. С.М.Яндян, А.Е.Русаков. - К 3707866/27-11; Заявл. 16.11.83; Опубл. 15.07.85. - Бюл. >626 // Открытия, изобретения. - 1985. - К26. - С. 80.

13. A.c. 1352112 СССР, МКИ4 F16f13/00. Виброизолятор / Г.Б.Плескач. Э.Н.Никитин, П.И.Горонович, В.И.Криворучкин. А.В.Русаков. - № 4006730/25-28; Заявл. 14.01.86; Опубл. 15.11.87. - Бюл. №42//Открытия. Изобретения. - 1987. - М2. - С. 119.

14. Заявка №93006045. Укра1на. MKBS F16f3/10, B60k5/12. В1бро1зо-лятор / Г. Б. Плескач, E.M.HIkItIh, В. К. Суховерхов, G.B. Кушнарьов.. -№ ВЗБ 07030/3(3736); - Заявл. 23.11.93; Опубл. 25.04.95 // Промислова власШсть. - 1995. - №1. - С. 2.40.

15. Плескач Г. Б. Исследование собственных частот и форм упругих колебаний дизель-генераторной установки тепловоза / Ворошиловгр. маши-ностроит. ин-т. - Ворошиловград. 1985. - 36 с. - Деп. в УкрНШНТИ 29.05.85, Ш54Ук-85Деп.

16. Плескач Г. Б.. Никитин Э.Н. Обобщенные показатели неуравновешенности дизель-генератора с учетом упругости его корпуса / Ворошиловгр. машностроит. ин-т. - Ворошиловград, 1985. - 47 с. - Деп. в УкрНИИНТИ 04.09.88. К2050Ук-85Деп.

. 17.' Плескач Г.Б. Исследование низкочастотной вибрации дизель-гене-' ратора и рамы кузова тепловоза с учетом их деформируемости и путевого возбуждения // Тез. докл. Всесоюз.' науч.-техн. конф. "Создание и техническое обслуживание локомотивов большой мощности". (Ворошиловград, 2123 мая 1985 г.). - Ворошиловград. 1985. - с.33.

18. Плескач Г.Б., Крючкова В.В. Многокритериальная оптимизация подвески силовой установки тепловоза // Тез. докл. III Всесоюз. науч,-техн. конф. "Проблемы развития локомотивостроения" (Луганск, 22-24 мая 1990 г.). - Луганск. 1990. - С.35-36.

19. Плескач Г.Б., Никитин Э.Н. Совершенствование подвески виброактивных агрегатов локомотивов // Тез. докл. IV Международ, науч.-техн. конф. "Проблемы развития локомотивостроения" (Крым, 19-24 апреля 1993 Г.). - Луганск. 1993. - С.25.

20. Плескач Г.Б. Виброизоляторы с регулируемыми жёсткостью и демпфированием // Тези допов. М1жнарод. наук.-техн. конф. "Проблеми транспорту та. шляхи 1х вир1шення (Ки1в, 3-4 листопада 1994 р.). - Ки1в. 1834. - С. 186.

- 21..Плескач Г.Б. Синтез эмпирических моделей общей вибрации силовых установок и рам кузовов тепловозов // Тез. докл. V Международ, науч. -техн. конф. "Проблемы развития локомотивостроения" (Алушта, 2-6 ".октября 1995 г.). - Луганск. 1995. - С.5-6.

ABSTRACT

Pleskach G.B. Prognostication and reduction of general vibration of the dlesel locomotive power-plants and body frames.

Dissertation on the competition of the candidate of the technical sciences for speciality 05.22.07 - rolling stock of the railways and the train traction, Eastukralnian State University, Lugansk, 1996.

33 scletlflc works Including 3 Invention certificates containing theoretical ground and experimental confirmation of the efficiency of the elaborated vlbroprotectlon means have been submitted for defence. The analltlc model of the general vibration of the power-plants and body frames taking into account their bend and torsion deformability, the vlbroexcltatlon from Interaction of wheels with rails and from the work of the vlbroactlve machinery has been built. On the basis of the offered model and generalized criteria of the vlbroexcltablllty and vlbroloadlng of the dlesel locomotive constructions the procedure of a multlcrlterian designing of a power-plant mounting has been worked out. The type row of the vlbrolsolators for the dlesel locomotives and other transport and stationary machines power-plants has been worked out and put into production.

АННОТАЦИЯ

Плескам Г.Б. Прогнозирование и снижение общей вибрации силовых установок и рам кузовов тепловозов.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических на-IK по специальности 05.22.07 - подвижной состав железных дорог - и тяга гоездов, Восгочноукраинский'государственный университет, Луганск, 1996.

Защищается 33 научных работы, в том числе 3 авторских свидетель-;тва,. содержащие теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение эффективности разработанных средств виброзащиты. Построена шалитическая модель общей вибрации силовых установок и рам кузовов, гчитывающая, их деформируемость- на изгиб и кручение, вибровозбуждение it взаимодействия колйс с рельсами и от работы виброактивного оборудо-¡ания. На базе предложенной модели и обобщенных критериев вибровозбу-домости и вибронагруженности конструкций тепловозов реализована мето-[ика многокритериального проектирования подвески силовой установки, оздан и внедрен в производство типовой ряд виброизоляторов для сило-ых установок тепловозов и других транспортных и стационарных машин.

КЛЮЧ0В1 СЛОВА: Тепловоз, установка силова, рама кузова, п1дв1ска, 1бро1золятор, в1брац1я загальна, анал1з модальний.