автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Усовершенствование ходовых частей подвижного состава комбинированного транспорта

_ Східноукраїнський державний університет

7 3 0:1 (суду)

1 З СЕН

Костюченко Леонід Михайлович

УДК 656.073.235: 656.286.2

УДОСКОНАЛЕНЬ ХОДОВИХ ЧАСТИН . РУХОМОГО СКЛАДУ КОМБІНОВАНОГО ТРАНСПОРТУ

05.22.07 - рухомий склад залізниць та тяга поїздів

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Луганськ - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Дніпропетровському державному технічному університеті залізничного транспорту (ДІІТ) Міністерства транспорту України.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Дьомін Юрій Васильович,

Київський інститут залізничного транспорту (КІТ), головний науковий співробітник — керівник відділення динаміки і міцності рухомого складу Науково-дослідного центру Укрзалізниці при КІТ.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Бубнов Валерій Михайлович,

Відкрите акціонерне товариство “Азов” (м.Маріуполь Донецької області), генеральний конструктор вагонобудування;

кандидат технічних наук Донченко Анатолій Володимирович,

Державний український науково-дослідний інститут вагонобудування (м.Кременчук Полтавської області), директор.

Провідна установа - Харківська державна академія залізничного транспорту, кафедра вагонів,

Міністерство транспорту України, м. Харків

Захист відбудеться “ 2.3" OG 2000 р. о "/О годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д29.051.03 при Східноукраїнському державному університеті за адресою: 91034, м. Луганськ, квартал Молодіжний, 20а, СУДУ, корпус 1, зал засідань вчених рад.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Східноукраїнського державного університету за адресою: 91034, м. Луганськ, квартал Молодіжний, 20а, СУДУ, бібліотека.

Автореферат розісланий “ f 9" OS' 2000 p.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Осенін Ю.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

У міжнародній практиці транспортування вантажів все більшого значення набувають змішані або інтермодальні перевезення. Відповідно до визначення до інтермодальних відносяться перевезення вантажів в одній і тій же вантажній одиниці (контейнери, знімні кузова, напівпричепи) або на тому самому транспортному засобі з послідовним використанням різних видів транспорту без обробки самих вантажів. Найбільше поширення одержали інтермодальні перевезення, коли велика частина рейсу доводиться на залізничний, внутрішній водний або морський транспорт, а кінцеві відрізки шляху, на якому використовується автомобільний транспорт, е максимально короткими. Такі перевезення за змішаними схемами, зокрема автомобільно-залізничні, одержали назву комбінованих.

Актуальність теми. Одним із ключових питань транспортної політики, з яким пов'язують перспективи стійкого розвитку транспорту в Європі, є стимулювання комбінованих перевезень як найбільш ефективної перевізної технології. Головна мета активізації комбінованого транспорту полягає в переключенні частини вантажопотоків з автомагістралей на інші види транспорту і у створенні більш збалансованої транспортної системи, що знижує екологічне навантаження і сприяє розвитку міжнародних перевезень. У країнах Європейської Співдружності обсяги комбінованих перевезень виросли в період 1970 - 1995 рр. на 50% і, згідно з прогнозами, до 2010 року збільшаться ще на 37 - 40%. Великомасштабне впровадження комбінованого транспорту відзначається також в США, де поряд із контейнерними і контрейлерними перевезеннями зростають об'єми перевезень транспортними засобами на комбінованому автомобільно-залізничному ходу (бімодальні системи). .

В Україні до останнього часу в області комбінованих перевезень пріоритет віддавався винятково перевезенням вантажів у контейнерах. До об'єктивних чинників, що сприяють розвитку комбінованих перевезень в Україні, поряд з економією палива і моторесурса дорогих автомобільних транспортних засобів, зниженням імовірностей дорожньо-транспортних подій і схоронністю автодоріг, відноситься також усунення обмежень на масу автопоїздів, зниження залежності перевізних процесів від погодних умов. На думку фахівців контрейлерні перевезення можуть стати найбільш необхідними в зимовий період на маршрутах, що включають гірські ділянки. Поряд із зазначеними чинниками перспективи комбінованих перевезень в Україні у найближчі роки будуть визначатися розвитком мережі міжнародних

транспортних коридорів, створення яких віднесено до пріоритетних напрямків вітчизняного транспортного комплексу.

Для успішного розвитку комбінованого транспорту буде потрібно комплексне вирішення організаційно-технічних проблем, серед яких однієї з першочергових є техніко-технологічне забезпечення. Упровадження системи комбінованих перевезень передбачає наявність технічно оснащених залізничних ліній і автомобільних доріг, рухомого складу, термінального господарства.

Розглядаючи перспективи розвитку комбінованого транспорту, важливо відзначити, що нові перевізні технології повинні бути зорієнтовані на додаткові об'єми експортно-імпортних і транзитних перевезень, а також на частину вантажів у внутрішньому і міжнародному сполученнях. ЦІ технології повинні відповідати міжнародним стандартам, головними показниками яких є: швидкість проходження маршруту, точність виконання графіка руху і схоронність вантажу.

Для підвищення ефективності і конкурентноздатності комбінованого транспорту необхідний рухомий склад з удосконаленими технічними характеристиками, які б забезпечували можливість підвищення швидкостей руху, що допускаються. Крім того, для перспективного розвитку змішаних перевезень необхідні розробки в області нетрадиційних автомобільно-залізничних транспортних засобів. '

Технічні характеристики рухомого складу в значній мірі визначаються конструктивним виконанням і параметрами ходових частин. Тому завдання удосконалення ходових частин спеціалізованого рухомого складу комбінованого транспорту є актуальним і має велике значення для перспективного розвитку транспортного комплексу.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана на підставі досліджень, проведених у рамках науково-дослідної роботи за темою «Розробка наукових основ створення транспорту для комбінованих перевезень» (№ держ. реєстрації 019911000333). Автор був відповідальним виконавцем зазначеної НДР.

Мета даної роботи полягає в обгрунтуванні і розробці конструктивних рішень, спрямованих на забезпечення поліпшених експлуатаційних і швидкісних характеристик ходових частин спеціалізованого залізничного рухомого складу і транспортних засобів на комбінованому залізнично-автомобільному ходу для перевезень вантажів за змішаними технологіями.

Для досягнення поставленої мети вирішуються наступні основні завдання:

• аналіз технічних засобів і сучасних технологій комбінованого

транспорту і визначення основних напрямків розвитку технічного забезпечення швидкісних змішаних перевезень вантажів;

• дослідження конструктивних особливостей і характеристик ресорного підвішування вагонів для комбінованих перевезень, розробка вимог до ходових частин перспективного спеціалізованого рухомого складу;

• визначення практичних шляхів удосконалення ходових частин спеціалізованих вантажних вагонів і розробка технічних пропозицій щодо поліпшення характеристик їхнього ресорного підвішування;

• аналіз реалізованих технічних рішень засобів бімодального транспорту, вибір раціональних конструктивних схем і формування загальних вимог до залізничних ходових частин бімодального рухомого складу. Методологічну основу дослідження складає комплексний підхід до

вирішення важливого науково-технічного завдання пошуку раціональних технічних рішень, спрямованих на створення спеціалізованого рухомого складу нового покоління. Для рішення конкретних задач у роботі використовувалися методи математичного моделювання і експериментальних досліджень динаміки рухомого складу. .

Наукова новизна одержаних результатів:

• вперше сформульовано концептуальні положення, що визначають пріоритетні напрямки розвитку технічних засобів вітчизняних систем комбінованого транспорту;

• уточнено модель роботи ресорного підвішування спеціалізованих вагонів у частині його характеристик демпфірування;

• вперше вивчені особливості вертикальної динаміки спеціальних автомобільних напівпричепів на залізничному ходу;

• розвинуто наукові основи створення залізничних і автомобільно-залізничних транспортних засобів для перевезень вантажів за новими технологіями.

Практичне значення одержаних результатів полягає в наступному:

• розроблено комплекс вимог, запропонованих для рухомого складу

нового покоління для комбінованих перевезень, у тому числі в міжнародному сполученні; '

• запропоновано технічні рішення, ідо спрямовані на удосконалення ходових частин спеціалізованих вагонів для комбінованих перевезень;

• розроблено рекомендації щодо вибору конструктивних схем залізничних ходових частин для засобів бімодального транспорту. Результати роботи частково використані при виконанні проектно-

конструкторських розробок Київським проектно-конструкторським та

технологічним бюро по вагонах і Науково-виробничим об’єднанням «Вібротранс» (м.Харків). Надалі передбачається розширене впровадження результатів роботи за мірою виконання планових робіт, пов'язаних із введенням у транспортному комплексі України режиму комбінованих перевезень.

Особистий внесок здобувача у наукових працях, крім виконаних самостійно [1,2, 3,4, 5], полягає в наступному:

• визначення комплексу технічних проблем міжнародних перевезень вантажів за напрямками “Схід-3ахід”[6];

• побудова розрахункових схем і участь в аналізі результатів досліджень

[7.8]; _

• характеристика системи міжнародних транспортних коридорів, що проходять територією України, та аналіз перспектив їх розвитку [9];

• формулювання концепцішшх положень створення парку вагонів нового покоління для комбінованих перевезень [10].

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідалися й обговорювалися на Міжнародній конференції “EUROCOMBI'98” (м. Братислава, Словаччина, травень 1988 р.), на IX Міжнародній конференції “SAKON'98” (м. Жешув, Польща, вересень 1998 p.), на 4-ій Міжнародній конференції “BOGIE'98” (м. Будапешт, Угорщина, вересень 1998 p.), на науково-практичному семінарі Міжнародної

спеціалізованої виставки “ТРАНСПОРТ+ЛОГИСТИКА” (м. Київ, жовтень 1998 p.), на науково-технічній конференції “Подвижной состав 21-го столетия" (м. Санкт-Петербург, травень 1999 p.), на Міжнародній конференції “Rail # Тес 2000" (м. Дортмунд, ФРН, лютий 2000 p.). Цілком роботу подано на міжкафедральному семінарі ДНТ (м. Дніпропетровськ, березень 2000 р.) і на міжкафедральному науково-технічному семінарі СУДУ (м. Луганськ, березень 2000 p.).

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані в чотирьох статтях і доповіді (без співавторів). Частину результатів поміщено в п'яти спільних публікаціях (статті та доповіді).

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів і загальних висновків. Повний обсяг дисертації - 161 сторінка, у тому числі 24 рисунка на 17-ти сторінках, 9 таблиць на 4-х сторінках і список використаних джерел із 81-го найменування на 9-ти сторінках. У додатку надано документи щодо використання окремих результатів дисертаційної роботи.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі показано актуальність і новизну тематики дисертації, обгрунтовано вибір об’єкта і визначені напрямки досліджень, зазначені мета і завдання роботи, дана її загальна характеристика.

У першому розділі дисертації зосереджено результати короткого аналітичного огляду існуючих і перспективних систем комбінованих перевезень. З аналізу даних інформаційних джерел випливає, що комбіновані перевезення зберігають стійку тенденцію до нарощування об'ємів. Дано класифікаційну схему комбінованих перевезень, основні підсистеми якої складають контейнерні, контрейлерні та бімодальні перевезення.

Розглядаються перспективи розвитку вітчизняної мережі комбінованих перевезень. Відзначено, що в Україні до недавня з усіх видів комбінованих перевезень використовувались перевезення вантажів у контейнерах. До основних причин, що стримують у цілому розвиток комбінованого транспорту, відноситься: відсутність основ транспортної політики стосовно комбінованого транспорту (правове регулювання, тарифи, інформація); недостатня підтримка розвитку технічних засобів і інфраструктури; відсутність довгострокової програми розвитку комбінованого транспорту.

Указується, що для стимулювання розвитку комбінованого транспорту необхідно реалізувати ряд заходів, у тому числі створити: директивні основи і рівні можливості для справедливої конкуренції між усіма видами транспорту; необхідну правову систему; умови розвитку технічних засобів; мережу центрів інтермодальних перевезень. Відзначено, що перспективи комбінованих перевезень в Україні поряд із відомими умовами будуть визначатися в найближчі роки розвитком мережі міжнародних транспортних коридорів, що є пріоритетним напрямком для вітчизняного транспортного комплексу.

Аналізуються особливості технічних засобів, що застосовуються для перевезень за змішаними схемами. Акцентується увага на висновку про те, що продуктивність комбінованих перевезень в основному визначається характеристиками рухомого складу, що застосовується. Зазначено головні напрямки удосконалювання техніко-експлуатаційних характеристик

рухомого складу комбінованого транспорту. Відзначається, що поряд із розвитком традиційних транспортних засобів перспективи змішаних перевезень зв'язані з транспортними системами на комбінованому автомобільно-залізничному ходу.

У частині щодо розвитку спеціалізованого рухомого складу вказується на необхідність проведення робіт із формування парку спеціалізованих

б

вагонів, включаючи родину вагонів для швидкісних перевезень вантажів, у тому числі в міжнародному сполученні. При цьому буде потрібного реалізація заходів для створення технічних засобів для прискореного переходу вагонами стикових пунктів залізниць різного стандарту.

На основі критичного аналізу стану і перспектив техніко-технологічного забезпечення змішаних перевезень сформульовані мета і завдання досліджень за темою дисертації.

Другий розділ присвячено дослідженню експлуатаційно-динамічних характеристик рухомого складу для комбінованих перевезень. Показано, 'що застосування для одиниць рухомого складу комбінованого транспорту в якості ходових частин типових візків моделі 18-100 істотно обмежує швидкісні властивості спеціалізованих вагонів. Вивчення конструктивних особливостей ресорного підвішування підтверджує раніше зроблені висновки про незадовільність віброзахисних якостей візків моделі 18-100.

Виходячи з необхідності внесення відповідних змін у пристрій клинового гасителя коливань, основну увагу зосереджено на уточненні робочої моделі характеристик демпфірування ресорного підвішування. Для оцінки динамічних показників вагонів прийнята залежність сили тертя в клиновому гасителі коливань Р'^рр від жорсткості ка і прогину Д підклинових пружин, кута а нахилу поверхні клина взаємодіючої з надресорной балкою, коефіцієнта тертя ковзання/ у вигляді:

= (о

—-—т/ tga^f

Оцінка динамічних якостей контрейлерних платформ проводиться з використанням у якості базової раніше розробленої розрахункової моделі доповненої уточненою характеристикою демпфірування ресорного підвішування. На рис.1 показана прийнята для досліджень розрахункова схема.

Тут 1...7 - тіла, що представляють несучі елементи конструкції рами платформи, 8 і 9 - непідресорені маси візків (бокові рами і колісні пари), 10 і 11 - тягач і напівпричіп. Зв'язки 1-2...6-7 - пружні, їхні параметри залежать від жорсткісних характеристик рами платформи. Параметри цих зв'язків визначено за методикою, розробленою академіком В.А.Лазаряном. Зв'язки 310, 4-10, і 5-11 враховують пружно-дисипативні властивості підвісок і коліс автопоїзда. З'єднання тягача з напівпричепом, здійснюване сідельним зчіпним

пристроєм із двома ступенями свободи, подано шарнірним зв’язком 10-11. Характеристики ресорного підвішування візків визначають параметри зв’язків 2-8 і 6-9. Елементи <?, - 8 - 02 і 0} - 9 - 04 розрахункової схеми представляють пружно-дисипативні властивості верхньої будови колії.

Рис. 1. Розрахункова схема платформи з автопоїздом

Спільні коливання платформи й автопоїзда у вертикальній подовжній площині симетрії описуються системою нелінійних диференціальних рівнянь 28-го порядку виду

А<І + Вд + Сц =(} , (2)

де q - вектор узагальнених координат; А, В, С - матриці інерційних, дисипативних і квазіпружних коефіцієнтів; £?- вектор узагальнених сил.

Узагальнені сили, обумовлені силами сухого тертя (1), що діють у клинових гасителях коливань ресорного підвішування візків, рівні

(2$ ~ ~Рщр\ > О-Ч - ~^тр1 > 2ц = Ртрі ’> 2іЗ = ^тр2 • (3)

Узагальнені сили, обумовлені силовою взаємодією коліс із рейками, отримані в припущенні, що збурення ті,-, які діють при русі на колісні пари, являють собою періодичні функції, що описують стикові нерівності рейкової колії.

При оцінці динамічних якостей платформ головна увага приділяється порожньому режиму руху, що визначає показники безпеки руху контрейлерних поїздів, але мало вивченому в попередніх роботах. У якості вихідних прийняті чисельні значення параметрів платформи моделі 13-4095 виробництва АТ «Дніпровагонмаш».

Практичний інтерес представляють розрахункові варіанти, зв'язані зі зміною основних параметрів ресорного підвішування, а саме, розміри коефіцієнта тергя ковзання пар «клин - фрикційна планка» і жорсткості пружніших комплектів. На рис.2 приведені графіки залежностей прискорень рами платформи ї від швидкості руху V при різних значеннях коефіцієнта тертя ковзання/

а б

Рис. 2. Прискорення платформи при вихідній (а) і зменшеній (б) жорсткості підвішування (1 - ґ = 0,05; 2 — Г=0,1; 3 —Г= 0,2; 4 - ї = 0,3)

Розглянуто два варіанти жорсткості підвішування: а) вихідний (у комплекті п'ять дворядних пружин): б) із зменшеною жорсткістю (із роботи виключені внутрішні пружини).

З рис.2а ви дно, що при значеннях/= 0,05 і 0,1 прискорення платформи мають найбільш низький рівень і при швидкостях руху до 100 км/ч не перевищують гранично припустиме значення 0,7 Збільшення / призводить до підвищення рівня прискорень. При / = 0,2 прискорення платформи досягають граничного рівня при у= 70 км/ч, а при f - 0,3 значення ї перевищують величину, що допускається, при у= 60 км/ч. У випадку, коли в розрахунках приймається знижене значення жорсткості ресорного

підвішування (див. ряс.2б), при / = 0,05 і 0,1 відзначається зниження рівня прискорень платформи у порівнянні з вихідним розрахунковим варіантом. При / = 0,2 і 0,3 залежності іг(V) аналогічні однойменним залежностям, описаним для першого варіанта.

Виходячи з нормативних оцінок динамічних показників вантажних вагонів, за розрахунковими даними можна укласти, що варіант вибору найменших із розглянутих значень коефіцієнта тертя і жорсткості підвішування забезпечує відмінний хід платформи з автопоїздом у всьому розглянутому діапазоні швидкостей руху. Декілька гірше оцінюється хід платформи у випадку, коли / = 0,1, а жорсткість підвішування дорівнює вихідній.

Результати виконаних розрахунків показують, що віброзахисні якості підвішування платформи в меншому ступені впливають на прискорення автопоїзда, рівень яких не перевищує 1,4 м/с2. Цей висновок ще раз підтверджує правильність прийнятого рішення про вільну установку автопоїздів на платформах, завдяки чому автомобільна підвіска одержує можливість активно амортизувати збурення, що передаються на колеса автопоїзда від платформи.

З урахуванням результатів проведених досліджень сформульовано основні вимоги до ходових частин вагонів перспективних конструкцій.

У третьому розділі визначаються технічні рішення, спрямовані на покращення ходових якостей контрейлерних платформ. Виходячи з результатів виконаних у дисертації досліджень і враховуючи вітчизняний і закордонний досвід розробок, що забезпечують підвищення техніко-експлуатаційних характеристик візків із складовими рамами, рекомендуються наступні напрямки модернізації ходових частин для рухомого складу комбінованого транспорту:

• змінити пристрій опирання кузова вагона на візок таким чином, щоб забезпечити постійну величину непружного опору взаємним поворотам надресорної і шкворневої балок;

• внести зміни в конструкцію фрикційного гасителя коливань із метою стабілізації величини коефіцієнта тертя ковзання і підвищення зносостійкості пар тертя;

• понизити жорсткість ресорного підвішування, забезпечивши білінійність його силової характеристики;

• рекомендується відновити початкову систему завдання і контролю зазорів у з'єднанні букси з боковиною.

Розглянуто конкретні пропозиції щодо удосконалення пристроїв демпфірування спеціалізованого рухомого складу для комбінованих

перевезень шляхом модернізації клинового гасителя коливань. Для істотного поліпшення експлуатаційних характеристик гасителів коливань і збільшення терміну служби їхніх деталей пропонується застосування мастильного матеріалу, що дозволить стабілізувати коефіцієнт тертя і різко знизити інтенсивність зношування робочих поверхонь. У якості мастильної композиції для клинового гасителя коливань рекомендоване пластичне мастило, що розроблене в ДІІТі з урахуванням ефективності, доступності, нешкідливості і вартості компонентів. Для утримання мастила на поверхнях тертя клинів запропоновано наносити систему канавок.

Рекомендовані зміни в клиновому гасителі коливань пройшли експериментальну перевірку як на стендовому устаткуванні лабораторії вагонів ДИТу, так і в ході дослідної поїздки контрейлерного поїзда за маршрутом Луганськ-Катовіце (Польща)-Київ. З аналізу отриманих записів динамічних процесів установлено, що внесення мастила в пари тертя клинового гасителя коливань сприятливо позначилося на роботі ресорного підвішування. Як приклад у табл. 1 приведені чисельні дані про зареєстровані динамічні прогини ресорного підвішування і відносні переміщення напівпричепа і платформи.

Таблиця 1 -

Максимальні значення переміщень

Переміщення, Швидкість руху, км/г

розмірність 45 50 55

Прогини ресорного підвішування, мм 10,3/5,3 11,2/6,6 12,6/6,8

Напівпричіп - -

платформа, мм 29,3 /67,4 31,6/74,5 47,8 /112,2

Тут у чисельнику розміщено дані, що стосуються платформи з модернізованими клинами, у знаменнику - платформи з типовими гасителями коливань.

З табличних даних випливає, що прогини ресорного підвішування для платформи з модернізованими клинами значно перевищують прогини, отримані для платформи з типовими клиновими демпферами. Характерно, що переміщення напівпричепа відносно платформи з модернізованими клинами менші, ніж аналогічні переміщення напівпричепа, який установлено на платформі з типовими гасителями коливань. Таким чином, поліпшення роботи ресорного підвішування приводить до більш спокійних умов транспортування автопоїзда на платформі.

Четвертий розділ присвячено проблемі вибору раціональних конструктивних схем залізничних ходових частин для перспективних засобів бімодального транспорту. З цією метою наводиться аналіз закордонного досвіду розвитку подібних систем, включаючи економічні оцінки ефективності їхнього застосування. •

Для вибору ходових частин засобів бімодального транспорту стосовно до залізниць колії 1520 мм у якості базових варіантів залізничних ходових частин були розглянуті візки з центральним ресорним підвішуванням моделі 18-100 і візки рефрижераторного рухомого складу з двохступінчатим підвішуванням типу КВЗ-И2. Для оцінки застосованості візків експлуатаційного вагонного парку в якості ходових частин засобів бімодального транспорту проведені розрахунки, пов’язані з дослідженням коливань бімодального зчепу у вертикальній подовжній площині симетрії при русі рейковою колією з нерівностями.

Розрахункові схеми модуля з трьох напівпричепів, установлених за допомогою адаптерів на візки з одно- і двохступінчатим підвішуванням, подані на рис.З. В обох випадках тягачі, напівпричепи і рами візків подані твердими тілами. Як окремі тіла розглядаються непідресорені частини візків з одноступінчатим підвішуванням. Конструктивні особливості візків із двохступінчатим підвішуванням обумовлюють необхідність представлення колісних пар як окремих твердих тіл. В обох випадках припускалося, що модуль рухається пружно-в’язкою колією.

При розробці розрахункових моделей для дослідження вертикальної динаміки бімодального зчепу використана така сама методика математичного опису, що і у випадку контрейлерних платформ. Розглядаються вимушені коливання бімодального зчепу, що виникають при його русі колією зі стиковими нерівностями. Отримані рівняння руху за структурою аналогічні (2).

На рис.4 приведені графіки залежностей від швидкості руху максимальних значень вертикальних прискорень напівпричепів у точках їхнього опирання на візки їа] (/ -1,4;. Тут позначення графіків відповідає

номерам візків за ходом руху.

З рис.4 видно, що прискорення опорних вузлів напівпричепів над проміжними візками за першим варіантом перевищують припустимий рівень, прийнятий для вантажних вагонів у порожньому стані - 0,7 § . В другому випадку аналогічні прискорення знаходяться в діапазоні від 2,0 до 4,7 м/с2 і мало змінюються з ростом швидкості руху.

а

Рис. 3. Розрахункові схеми бімодального зчепу (а - візок моделі 18-100; б - візок типу КВЗ-И2)

Рис. 4. Прискорення вузлів опирання напівпричепів на візки (а - візок моделі 18-100; б - візок типу КВЗ-И2)

Таким чином, більш високий рівень прискорень варто очікувати у випадку використання в якості ходових частин візків моделі 18-100. Застосування візків типу КВЗ-И2 дозволить понизити в 1,5-2 рази вертикальні прискорення напівпричепів.

За результатами розрахунку показників вертикальної динаміки бімодального зчепу з різними варіантами схемних вирішень ходових частин рекомендовано для ескізної розробки варіант використання в якості базових візків рефрижераторних вагонів. Конструкція візка типу КВЗ-И2 також більш зручна для розміщення гальмівного устаткування. Водночас, візок типу КВЗ-И2 у 1,5 рази важчий за стандартний, що знижує техніко-експлуатаційні характеристики бімодального зчепу. Тому пропонується також прийняти до розгляду в якості варіанта ходових частин для бімодального зчепу візок типу моделі 18-100 із поліпшеними відповідно до рекомендацій, викладених в розділі З, експлуатаційно-динамічними характеристиками.

На основі результатів дослідження динаміки трьохелементних секцій з напівпричепів на вагонних візках складені також загальні технічні вимоги до ходових частин засобів бімодального транспорту. .

ВИСНОВКИ

В дисертації вирішене значне прикладне завдання, що полягає в науковому обгрунтуванні і розробці конструктивних рішень, спрямованих на поліпшення експлуатаційних і швидкісних характеристик ходових частин спеціалізованого рухомого складу і транспортних засобів на комбінованому автомобільно-залізничного ходу для прискорених перевезень вантажів за змішаними схемами. Це завдання зв’язане з освоєнням нових перевізних технологій, що має велике значення для перспективного розвитку вітчизняного транспортного комплексу.

Основні результати роботи полягають у наступному:

1. За результатами аналізу сучасного стану розвитку технічних засобів, що використовуються для комбінованих перевезень, визначене вирішальне значення характеристик рухомого склад при впровадженні систем змішаних перевезень вантажів, у тому числі у міжнародному сполученні, і сформульовано завдання щодо розробки і створення парку спеціалізованого рухомого складу для комбінованих перевезень;

2. На основі оцінки демпфіруючої здатності ресорного підвішування вантажних вагонів зазначено на збільшення негативних якостей клинових гасителів коливань у випадку застосування візків серійного виробництва

моделі 18-100 для устаткування спеціалізованих вагонів, призначених для комбінованих перевезень;

3. Результати дослідження динаміки платформи з автопоїздом дають підставу для основного висновку щодо поліпшення швидкісних характеристик контрейлерних поїздів, що полягає в наступному: для підвищення швидкостей руху, що допускаються, спеціалізованих платформ для комбінованих перевезень необхідно істотне зменшення та стабілізація дисипативних сил, що діють у ресорному підвішуванні. Для порожнього режиму експлуатації платформ рекомендується забезпечити зниження жорсткості підвішування так, щоб статичний прогин під порожнім вагоном складав приблизно 35-40% від статичного прогину під навантаженим вагоном. Зниження вертикальної жорсткості підвішування можна домогтися, наприклад, шляхом виключення з роботи внутрішніх пружин ресорних комплектів;

4. У розвиток положень Пам'ятки ОСЖД-МСЖД №0+Р516, що стосуються

вимог до ходових частин спеціалізованих вагонів для міжнародних перевезень і заснованих на концептуальній схемі візка з буксовим підвішуванням, запропоновано в якості альтернативного варіанта прийняти до реалізації з наступною експериментальною перевіркою систему ходових частин із центральним ресорним підвішуванням, що має поліпшені характеристики; '

5. Виходячи з аналізу вітчизняного і закордонного досвіду розробок, що забезпечують підвищення техніко-експлуатаційних характеристик візків із складовими рамами, з урахуванням результатів даного дослідження рекомендовані напрямки конструктивних змін ходових частин, призначених для рухомого складу комбінованого транспорту. Дія істотного поліпшення експлуатаційних характеристик гасителів коливань і збільшення терміну служби їхніх деталей рекомендовано застосування мастильного матеріалу, що дозволяє стабілізувати величину коефіцієнта тертя ковзання. Результатами аналізу експериментальних даних підтверджено ефективність використання спеціальних мастильних композицій, розроблених в ДІІТі;

6. Аналіз існуючих і перспективних систем бімодального транспорту дозволив оцінити їхні переваги і недоліки у порівнянні з традиційним рухомим складом. Розрахунки щодо оцінки ходових якостей і динамічної навантаженосгі зчепу з трьох бімодальних одиниць дозволили установити, що з існуючих ходових частин вантажних вагонів необхідний рівень навантаженосгі та віброзахисту напівпричепів забезпечують візки рефрижераторних вагонів. Ці візки, а також модернізовані і нові візки

вантажних вагонів запропоновано використовувати у якості базових варіантів ходових частин принципово нового для транспортного комплексу України рухомого складу з бімодальних одиниць.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Костюченко Л.М. Технические проблемы развития комбинированного транспорта // Транспортний комплекс України : 36. наук. пр. - Киев: ІКТП-Центр. - 1998.- Вип.6.-С.117-128.

2. Костюченко Л.М. Улучшение динамических характеристик специализированного подвижного состава для комбинированных перевозок // 36. наук. пр. Київського інституту залізничного транспорту. — Київ: КІТ. -1998. -ВИП.2.-С.71-76.

3. Костюченко Л.М. Удосконалення ресорного підвішування рухомого складу комбінованого транспорту // Вісник Східноукраїнського державного університету. - Луганськ:.СУДУ. - 1998. - №5(15). - С.151-155.

4. Костюченко Л.М. Ходовые части бимодальных транспортных средств // Metody obliczeniowe і badawcze w rozwoju pojazdow saraochodowych і maszyn roboczych samojezdnych: Materialy IX Konferencji Miedzynarodowej. - Rzeszow: Politechnika Rzeszowska. -1998. - S.173-182.

5. Костюченко Л.М. Умови ефективного використання технологій інтермодальних перевезень /І 36. наук. пр. Київського інституту залізничного транспорту. - Київ: КІТ. -1999. -Том 3. - С.3-8.

6. Костюченко Л.М., Пшинько А.Н., Дёмин Ю.В. Подвижной состав комбинированного транспорта Украины // Бюллетень ОСЖД, Варшава. -1998.-№4.-С.4-9.

7. Костюченко Л.М., Науменко Н.Е., Черняк А.Ю. Динамика средств бимодального транспорта // Proceedings of the 3rd International Conference on Combined Transport in Europe “ЕТЖОСОМВІ’98'\ - Bratislava, 1998. -P.82-90.

8. Diomin Yu., Kostiuchenko L., Pshinko A. Running Gears for Rolling Stock of Combined Transport //Railway Bogies and Running Gears: Proceedings of the 4th International Conference. - Budapest: Technical University. - 1999. -P.413-417.

9. Костюченко Л.М., Петрашевский О.Л. Информационное обеспечение процессов функционирования и перспективы развития международных транспортных коридоров // Труды научно-практических семинаров

Международной специализированной выставки «ТРАНСПОРТ + ЛОГИСТИКА’98». - Киев: АВТОЭКСПО. - 1998. - С.1-8.

10. Демин Ю.В., Костюченко Л.М., Степанов В.В. Специализированный подвижной состав для комбинированных и бесперегрузочных перевозок // Тр. Научно-технической конференции «Подвижной состав 21-го века». -Санкт-Петербург, 1999. - С.6-7.

АНОТАЦІЇ

Костюченко Л.М. Удосконалення ходових частин рухомого складу комбінованого транспорту. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.07 - рухомий склад залізниць та тяга поїздів. -Східноукраїнський державний університет, Луганськ, 2000.

Дисертацію присвячено питанням підвищення технічних характеристик рухомого складу для комбінованих перевезень вантажів за рахунок удосконалення ходових частин. У дисертації визначені основні напрямки удосконалювання ходових частин для спеціалізованого рухомого складу.

За результатами дослідження особливостей роботи і параметрів ресорного підвішування уточнена його силова характеристика. З урахуванням отриманих уточнень на основі результатів динамічних розрахунків дано оцінку ходових якостей контейнерно-контрейлерних платформ. Виходячи з результатів досліджень, а також вітчизняного і закордонного досвіду, сформульовані основні вимоги до перспективних ходових частин спеціалізованих вагонів для швидкісних комбінованих перевезень у міжнародному сполученні. Розроблено конструктивні пропозиції щодо поліпшення демпфіруючих властивостей ресорного підвішування ходових частин за рахунок модернізації клинового гасителя коливань.

Проведено аналіз технічних рішень і ефективності систем транспортних засобів для змішаних перевезень на автомобільно-залізничного ходу (бімодальні системи). Досліджено показники вертикальної динаміки бімодальних секцій із ходовими частинами різних типів. За результатами розрахунків видані рекомендації щодо вибору раціональних конструктивних схем ходових частин для перспективного бімодального рухомого складу. Розроблено загальні технічні вимоги до ходових частин засобів бімодального транспорту.

Ключові слова: комбінований транспорт, спеціалізовані платформи, бімодальні системи, візки, фрикційні демпфери, динамічні показники.

Костюченко Л.М. Совершенствование ходовых частей подвижного состава комбинированного транспорта. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.07 - подвижной состав железных дорог и тяга поездов. - Восточноукраинский государственный университет, Луганск, 2000.

Диссертация посвящена научному обоснованию и разработке конструктивных решений, направленных на улучшение эксплуатационных и скоростных характеристик ходовых частей специализированного подвижного состава и транспортных средств на комбинированном автомобильножелезнодорожном ходу (бимодальные системы) для ускоренных перевозок грузов по смешанным схемам. В диссертации решена задача, состоящая в повышении технических характеристик подвижного состава для

комбинированных перевозок грузов за счет усовершенствования ходовых частей. Эта задача связана с необходимостью освоения новых перевозочных технологий, что имеет большое значение для перспективного развития отечественного транспортного комплекса.

Применяемые в настоящее время ходовые части (тележки) грузовых вагонов по своим конструктивным особенностям не могут обеспечить повышение допускаемых скоростей движения специализированных вагонов. Тем самым снижается конкурентоспособность смешанных перевозок. В диссертации определены основные направления совершенствования ходовых частей для специализированного подвижного состава, и сформулированы задачи по разработке и созданию парка специализированного подвижного состава для комбинированных перевозок.

По результатам исследования особенностей работы и параметров рессорного подвешивания уточнена его силовая характеристика. С учетом полученных уточнений на основе результатов динамических расчетов дана оценка ходовых качеств контейнерно-контрейлерных платформ. При этом основное внимание уделено порожнему режиму как определяющему показатели безопасности движения.

Исходя из результатов исследований, а также отечественного и зарубежного опыта, сформулированы основные требования к перспективным ходовым частям специализированных вагонов для скоростных комбинированных перевозок в международном сообщении. Рекомендованы направления конструктивных изменений ходовых частей, предназначенных для подвижного состава комбинированного транспорта.

Показано, что для повышения допускаемых скоростей движения специализированных платформ для комбинированных перевозок необходимо

существенное уменьшение и стабилизация диссипативных сил, действующих в рессорном подвешивании. Разработаны конструктивные предложения по улучшению демпфирующих свойств рессорного подвешивания ходовых частей за счет модернизации клинового гасителя колебаний. Для существенного улучшения эксплуатационных характеристик гасителей колебаний и увеличения срока службы их деталей рекомендовано применение смазочного материала, позволяющего стабилизировать величину коэффициента трения скольжения.

Проведен анализ технических решений и эффективности систем транспортных средств для смешанных перевозок на автомобильножелезнодорожном ходу. Исследованы показатели вертикальной динамики бимодальных секций с ходовыми частями различных типов. По результатам расчетов разработаны общие технические требования к ходовым частям средств бимодального транспорта. Даны рекомендации по выбору рациональных конструктивных схем ходовых частей для перспективного бимодального подвижного состава. В качестве базовых вариантов ходовых частей подвижного состава из бимодальных единиц предложено использовать тележки рефрижераторных вагонов, а также модернизированные и новые тележки грузовых вагонов.

Ключевые слова: комбинированный транспорт, специализированные платформы, бимодальные системы, тележки, фрикционные демпферы, динамические показатели.

Kostiuchenko L.M. Perfecting of running gears for rolling stock of combined transport. - Manuscript. ' ~.

Thesis on awarding the Candidate Degree on speciality 05.22.07 - railway rolling stock and traction of trains. - EastUkrainian State University, Lugansk, 2000.

The thesis is dedicated to problems of increase of characteristics of a rolling stock for combined carriages of goods at the expense of refinement of running gears. In the thesis the reference directions of perfecting of running gears for a specialized rolling stock are certain.

By results of research of features of activity and parameters of leaf-spring suspension its power characteristic is updated. With allowance for of obtained refinements on the basis of outcomes of dynamic calculations the estimation of running qualities of specialized platforms is given. Outgoing from outcomes of researches, and also domestic and foreign experience, the main requirements to perspective running gears of specialized cars for fast-track combined international

transportation are formulated. The constructive proposals on improvement of damping properties of leaf-spring suspension of undercarriages are developed at the expense of modernization of a wedge damper.

The analysis of engineering solutions and efficiency of systems of means of transport for mixed transportation on a automobile-railway running gears (bimodal systems) is conducted. The indexes of vertical dynamics of bimodal sections with undercarriages of different types are investigated. By results of calculations the guidelines are given selection the rational design concepts of running gears for a perspective bimodal rolling stock. The general specifications to undercarriages of means of the bimodal transport are developed.

Keywords: the combined transport, specialized platforms, bimodal systems, bogies, friction dampers, dynamic indexes.