автореферат диссертации по транспорту, 05.22.07, диссертация на тему:Влияние характеристик тележек на энергоэффективность грузовых вагонов

На правах рукогщси

КОМАРОВА Анна Николаевна

ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЛЕЖЕК НА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ГРУЗОВЫХ ВАГОНОВ

Специальность 05.22.07 — Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ю СЕН 2015

005562086

Санкт-Петербург 2015

005562086

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» на кафедре «Вагоны и вагонное хозяйство».

Научный Бороненко Юрнй Павлович

руководитель: доктор технических наук, профессор

Официальные Петров Геннадий Иванович

оппоненты: доктор технических наук, профессор,

заведующий кафедрой «Вагоны и вагонное хозяйство» ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО МГУПС)

Антипин Дмитрий Яковлевич

кандидат технических наук, заведующий кафедрой «Подвижной состав железных дорог» ФГБОУ ВПО «Брянский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО БГТУ)

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО УрГУПС), г. Екатеринбург

Защита состоится «20» октября 2015 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.008.05 на базе ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I» по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9, ауд. 5-407.

С диссертацией, авторефератом можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО ПГУПС (www.pgups.ru). на сайте Минобрнауки России (www.vak.ed.gov.ru).

Автореферат разослан «20» августа 2015 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью организации, просим направлять в адрес ученого совета университета.

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

Ведущая организация:

Кручек Виктор Александрович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Снижение количесгва используемого топлива и электроэнергии на железнодорожном транспорте является важнейшей задачей для повышения его конкурентоспособности и дальнейшего развития. Основная доля расходов энергоресурсов на железнодорожном транспорте приходится на тягу поездов. В Российской Федерации ведутся работы по снижению энергозатрат, но они в основном касаются совершенствования конструкции локомотивов и рекуперации энергии. Вопросу повышения энергетической эффективности подвижного состава за счет снижения сопротивления движению вагонов уделяется недостаточно внимания. В связи с этим, вопрос влияния параметров характеристик тележек и условий движения на сопротивление движению вагона является актуальным.

Целью работы является исследование влияния характеристик тележ:ек на энергоэффективность грузовых вагонов.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решены следующие научные задачи:

1. Разработана методика оценки сопротивления движению вагона, учитывающая диссипацию энергии в узлах трения вагона и контактах колес с рельсами.

2. Определен вклад сопротивления движению от колебаний в суммарное сопротивление движению вагона.

3. Оценено влияние конструктивных особенностей тележек на сопротивление движению грузовых вагонов.

4. Проведены сравнительные расчеты сопротивления движению вагона на тележках различных типов.

5. Подтверждена экспериментом достоверность результатов проведенных исследований.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана методика оценки сопротивления движению вагона,

учитывающая диссипацию энергии в узлах трения вагона и

1

контактах колес с рельсами, основанная на математическом моделировании движения вагона.

2. Определен вклад сопротивления движению от колебаний в суммарное сопротивление движению вагона.

3. Подтверждено влияние конструктивных особенностей тележек на сопротивление движению грузовых вагонов.

Практическая значимость работы. Разработанная методика оценки сопротивления движению вагона, учитывающая диссипацию энергии в узлах трения вагона и контактах колес с рельсами, позволяет на стадии проектирования оценивать сопротивление движению вагонов на тележках различных типов и выбирать рациональные энергоэффективные конструкции.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика оценки сопротивления движению вагона, учитывающая диссипацию энергии в узлах трения вагона и контактах колес с рельсами, основанная на математическом моделировании его движения.

2. Вклад сопротивления движению от колебаний в суммарное сопротивление движению вагона.

3. Результаты оценки влияния конструктивных особенностей тележек на сопротивление движению грузовых вагонов.

Реализация результатов работы. Полученные результаты использованы для определения энергетической эффективности грузовых вагонов на тележках модели 18-9855 для подтверждения их инновационности и возможности снижения тарифов.

Методология и методы исследования. В работе использовался аналитический метод решения дифференциальных уравнений и метод математического моделирования движения системы твердых тел с применением численного интегрирования системы дифференциальных уравнений.

Достоверность полученных научных выводов и рекомендаций подтверждается корректным использованием математических методов, адекватностью разработанной методики и используемой математической модели, проверенной путем сравнения результатов расчетов и эксперимента.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях: «Шаг в будущее (Неделя науки)» (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2012-2014 гг.); «Подвижной состав XXI века (идеи, требования, проекты)» (Санкт-Петербург, ПГУПС, 2013 г., 2014 г.); «Проблемы механики железнодорожного транспорта. Динамика, надежность и безопасность подвижного состава» (Украина, г. Днепропетровск, ДНУЖТ, 2012 г.); симпозиуме «International Symposium on Dynamics of Vehicles on Road and Trades» (КНР, г. Циндао, 2013 г.); на семинарах кафедры «Вагоны и вагонное хозяйство» ПГУПС (2011-2015 гг.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 6 печатных работах, из них две в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объём работы - 88 страниц машинописного текста, в том числе 12 таблиц, 44 рисунка. Список использованной литературы включает 70 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель работы, ее научная новизна и практическая значимость.

В первой главе выполнен обзор и анализ исследований, а также методов оценки сопротивления движению железнодорожного подвижного состава, сформулированы задачи исследования.

Показано, что большой вклад в развитие науки о силах, препятствующих

движению, внесли отечественные ученые: П. Н. Астахов, А. М. Бабичхов, Б. Н. Веденисов, М.Ф. Вериго, П. Т. Гребенюк, П. А. Гурский, Л. О. Грачёва,

A. Г. Добронравов, В. Ф. Егорченко, А. Я. Коган, Ю. В. Ломоносов,

B. И. Лопушинский, П. П. Мельников, Н. П. Петров, П. П. Стромский и др. Среди зарубежных ученых следует отметить работы Вуда, Дэвиса, Коффмана, Стефенсона, П. Лукашевича, В. П. Ткаченко, Тоттена и др. Теоретические и экспериментальные исследования по оценке сопротивления движению проводились в разные годы «Конторой опытов над типами паровозов», ЦНИИ МПС, ВНИИЖТом.

Последние отечественные работы по исследованию сопротивления движению железнодорожного подвижного состава проводились в середине XX века, и в основном были связаны с определением эмпирической формулы для расчета удельного сопротивления движению. Исследований, касающихся влияния колебаний вагонов и параметров конструкций ходовых частей вагонов на сопротивление движению, не проводилось.

Исходя из вышеизложенного, можно заключить, что вопрос влияния характеристик тележек и их состояния на сопротивление движению вагона является недостаточно разработанным.

На основе анализа исследований сформулированы задачи работы.

Во второй главе с целью обоснования оценки сопротивления движению с учетом колебаний вагона, аналитическим путем исследовано влияние характеристик тележек на сопротивление движению вагона и на величину потребной мощности локомотива. Для исследования использовалась математическая модель, состоящая из груза с демпфером, двигающегося по непрерывной волнообразной неровности.

Показано, что повышение степени демпфирования и снижение вертикальной жесткости подвешивания приводит к снижению величины удельного сопротивления движению вагона, обусловленного диссипацией энергии в гасителе колебаний, а также приводит к снижению требуемой

мощности локомотива.

Величина удельного сопротивления движению вагона, обусловленная диссипацией энергии в гасителе колебаний, определялась по формуле

^1000^ (1)

где Р - средняя мощность диссипативных сил, Вт; V - скорость движения, м/с; g - ускорение свободного падения, м/с2; тк - масса кузова, кг.

Необходимая мощность локомотива для движения вагона определялась по формуле:

* 'Т^ ■ (2)

т

где /?- коэффициент демпфирования, Н-с/м; И - высота неровности рельса, м; со - частота вынужденных колебаний, рад/с; V - скорость движения, м/с; к - частота свободных колебаний, 1/с; т - масса обрессоренных частей, кг

В третьей главе разработана методика для оценки сопротивления движению вагона и проведены сравнительные расчеты для вагона на тележках различных конструкций методом математического моделирования.

Разработанная методика оценки сопротивления движению вагона учитывает сопротивление от диссипации энергии в окружающую среду в узлах трения тележки и сил крипа.

Все узлы трения на вагоны были поделены на группы: пятник-подпятник, скользун, узел опирания боковой рамы на буксу колесной пары, контакт вертикальной поверхности клина с фрикционной планкой боковой рамы. По результатам численного интегрирования определялась средняя за время интегрирования мощность диссипативных сил в каждом узле по формуле

N7 = (3)

где п - количество шагов интегрирования; Т - время интергирования; у _ номер группы узлов трения; ^ - мгновенные значения диссипативных сил ву-той группе узлов трения; - мгновенные значения относительных скоростей перемещений тел в /-той группе узлов трения;

Мощность сил трения в каждом контакте колеса с рельсом вычислялась по формуле

(4)

где , - мгновенные значения продольной и поперечной сил крипа в контакте колеса и рельса в /г-том контакте колеса с рельсом; V*, - мгновенные значения скоростей проскальзывания в к-том контакте колеса с рельсом:

(5)

где 11, 4л ~ мгновенные значения крипа в ¿-том контакте колеса и рельса; V— скорость движения.

Далее определялась средняя суммарная мощность диссипативных сил по формуле:

где а - количество групп диссипативных узлов (для вагона на тележках с жесткими скользунами с зазором а=3, для вагона на тележках со скользунами постоянного контакта а=4).

Принималось, что удельное сопротивление движению от колебаний вагона пропорционально изменению мощности диссипативных сил и зависит от скорости движения вагона V:

N

= Лдцсс_ /7)

ГГКОЯ г г \ ' }

ваг

где тваг - масса вагона.

Основное удельное сопротивление движению определялось по формуле

^ = + ™аэр + "пади, + ™путь (Ю

где маэр - удельное аэродинамическое сопротивление; м>„одш - удельное сопротивление трения в подшипниках; м>„уть - удельное сопротивление в пути.

Расчеты проводились для вагона на новых тележках и на тележках с максимальными допускаемыми в эксплуатации износами фрикционных клиньев и средне изношенными профилями колес.

Для исследования была использована нелинейная математическая модель движения вагона, созданная в программном комплексе МЕБУЫА и позволяющая учитывать особенности конструкции тележек. Схема математической модели вагона представлена на рисунке 1.

Численное моделирование уравнений динамики вагона проводилось методом Рунге-Кутта четвертого порядка. При этом использовались профилированные поверхности колеса и рельса, благодаря которым колесо

может скользить по рельсу. Силы крипа вычислялись по алгоритму РАБТЗМ в каждый момент времени.

Расчеты проводились при движении вагона по прямому участку пути и в

Рисунок 1 - Схема вагона кривых радиусами 650 м и 350 м.

1 - кузов, 2 - боковая рама, Величины неровностей рельсовых

3 - надрессорная балка, 4 - колесная

, нитей соответствовали II степени по

пара, 5 - элемент рельса,

ЦП-774 «Инструкции по текущему содержанию железнодорожного пути».

Особенности конструкций тележек представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Особенности конструкций исследуемых тележек

Характеристика Условный номер тележки

1 2 3

Осевая нагрузка,т 23,5 25,0 25,0

Вертикальная силовая характеристика подвешивания линейная кусочно-линейная

Фрикционный клин плоский пространственный

с зазором постоянного контакта

Опирание рамы боковой на колесную пару жесткое жесткое через адаптер упругое (полимерный вкладыш на адаптере)

Результаты математического моделирования позволили определить величины вкладов удельного сопротивления движению от диссипации энергии при колебаниях в суммарное удельное сопротивление движению вагона. Анализ результатов показал, что удельное сопротивление движению от диссипации энергии в исследуемых узлах может достигать 71% при движении вагона со скоростью 40 км/ч в кривой радиусом 650 м с тележками в новом состоянии и 61% при движении вагона с тележками в изношенном состоянии (рисунок 2). Тележек инновационных конструкций в изношенном состоянии снижают долю удельного сопротивления движению от рассеяния энергии при колебаниях вагона в суммарном в среднем на 12%, в новом состоянии - не оказывают влияния.

12 3

Условный номер тележки

Рисунок 2 - Вклады удельных сопротивлений движению в суммарное на тележках 1-3 в изношенном состоянии при движении в кривой радиусом 650 м

Результаты математического моделирования движения вагона на тележках в новом и изношенном состояниях со скоростью 80 км/ч позволили определить величины относительных вкладов энергетических потерь в узлах трения в общую мощность диссипативных сил. На рисунке 3 показаны диаграммы относительных вкладов (долей) диссипативных сил тележек в изношенном состоянии в общую мощность диссипативных сил при движении по прямой. Аналогичные расчеты были проведены для кривых с радиусами 650 м и 350 м.

ЕЗ боковая рама-букса 0 клин-боковая рама

1Б пятник-подпятник Всилы крипа

Эскользун-олорная пластина Рисунок 3 -Доли мощностей диссипативных сил в различных узлах вагона в общей

мощности диссипативных сил Анализ результатов расчетов показал, что наибольший вклад в

энергетические потери при движении вагона вносят диссипативные силы в

контактах колес с рельсами (49...72%) и в узлах трения клиньев о

фрикционные пластины на боковых рамах (22...41%). Установлено, что

конструктивные особенности тележки в изношенном состоянии оказывают

значительное влияние на распределение мощностей сил трения по узлам

при движении вагона по прямой, а новом состоянии - при движении в

кривой среднего радиуса. Инновационные тележки позволяют снижать

относительную величину мощности сил крипа и увеличивать

относительную величину мощности сил трения клина о фрикционную

пластину боковой рамы (на 22% при скорости 80 км/ч) за счет более

эффективного гашения колебаний тележки рессорным подвешиванием.

Значительные относительные и абсолютные величины мощностей сил

крипа и наименьшая относительная мощность сил трения в узле

клин-боковая рама тележки с линейным рессорным подвешиванием (№1) в

изношенном состоянии в прямом участке пути объясняются

конструктивными особенностями её клиновой системы, не

обеспечивающей достаточное трение для гашения горизонтальных и

вертикальных колебаний. Конструктивные отличия тележек №2 и №3 не

оказывают значительного влияния на энергетические потери в узлах

трения и контактах колес с рельсами при движении со скоростью 80 км/ч,

максимальное расхождение составляет 5%.

Математическое моделирование движения вагонов с различными скоростями позволили провести сравнительный анализ мощностей диссипативных сил тележек. По результатам расчетов были построены графики зависимости мощности диссипативных сил от скорости движения вагона для тележек, приведенные на рисунке 4.

60 50

1 40

С зо

о

|20 О

2 10

О

20 40 60 80 100 120 Скорость движения, км/ч

а)

60 -

50

со 40

§ 30

I 3 20

о

2 10

0

20

60 50 !. 40 30 20 10 0

.У

Скорость движения, нлл/ч

Скорость движения, км/ч

б) в) -❖-Тележка 1 изнош --*—Тележка 1 не изнош ■ Тележка 2 изнош -О--Тележка 2 не изиош —6—Тележка 3 изнош

Рисунок 4 - Результаты расчетов суммарной мощности диссипативных сил вагона на тележках с различными скоростями движения а) на прямом участке пути, б) в кривой радиусом 650 м; в) в кривой радиусом

Результаты расчетов для изношенного состояния тележек показали, что на скоростях до 60 км/ч мощности диссипативных сил вагона на исследуемых тележках близки по значениям. На скоростях движения свыше 60 км/ч у вагона на тележках №1 происходит быстрый рост мощности диссипативных сил, вызванный колебаниями извилистого движения.

Результаты расчетов в кривой радиусом 650 м показали, что при увеличении скорости движения происходит плавное увеличение мощности сил трения, при этом относительная величина мощности сил крипа немного снижается, а относительная величина мощностей диссипативных сил в узлах трения плавно возрастает.

Результаты расчетов в кривой радиусом 350 м показали, что у вагона на тележках № 1 с увеличением скорости движения наблюдается резкий рост суммарной мощности диссипативных сил, а у вагона на тележках №2 и №3 - плавный.

У всех тележек преобладающей является мощность сил крипа. При этом у тележек №2 и №3 при скоростях свыше 60 км/ч происходит некоторое уменьшение относительной величины мощности сил крипа и плавное увеличение доли мощностей сил трения в остальных узлах тележки. У тележки №1 наблюдается противоположное явление: на скоростях свыше 60 км/ч происходит уменьшение относительных величин мощностей сил трения в узлах трения на тележке и рост относительной величины мощности сил крипа.

Мощность диссипативных сил вагона на тележках №1 и №2 в новом состоянии плавно растет с увеличением скорости движения, расхождение по величине не превышает 11%.

Для оценки энергетических затрат, приходящихся иа единицу веса вагона, было определено удельное сопротивление движению. Элементы основного сопротивления, не учитывающиеся при моделировании, принимались на основании ранее проведенных исследований.

Результаты расчетов позволяют установить, что конструктивные особенности тележек нового поколения в изношенном состоянии позволяют снижать сопротивление движению по сравнению с тележкой с осевой нагрузкой 23,5 т и линейным рессорным подвешиванием при движении со скоростями выше 40 км/ч по прямой (в среднем на 18%) и кривой малого радиуса (в среднем на 30%). Однако конструкция тележек не оказывает значительного влияния на удельное сопротивление движению вагона в кривой среднего радиуса (до 5%).

Далее было определено удельное приведенное (с учетом доли протяженности характерных участков пути в общей длине железнодорожных линий) сопротивление движению (рисунок 5) по формуле

где к - счетчик характерных режимов движения (прямая (к= 1), кривая

радиусом 650 м (к= 2), кривая радиусом 350 м (к= 3)); Кк - доля протяженности характерных участков пути в общей длине железнодорожных линий. Принимается: 0,82 для прямого участка пути, 0,06 - для кривой радиусом 350 м и 0,12 - для кривой радиусом 650 м (значения приняты согласно данным по протяженности участков пути по сети железных дорог

России по состоянию на 01.01.2011);-^*-результирующее среднее удельное сопротивление движению на к-ом режиме движения с д-ой скоростью.

Анализ приведенного по участкам пути удельного сопротивления движению вагонов позволяет установить, что конструктивные особенности тележек нового поколения в изношенном состоянии снижают сопротивление движению вагона при движении со скоростями выше 40 км/ч, а в новом состоянии не увеличивают сопротивление движению вагона по сравнению со стандартной тележкой с осевой нагрузкой 23,5 т.

Четвертая глава посвящена исследованию влияния величин вертикальной жесткости скользунов, горизонтальной жесткости рессорного подвешивания и зазоров в буксовом узле на величину удельного сопротивления движению вагона. Исследования проводились методом математического моделирования с использованием разработанной методики оценки сопротивления движению вагона для тележки с линейным рессорным подвешиванием (№1) и инновационной конструкции (№2) в изношенном состоянии.

1,6 — 1,4 1,2 Г 1,0

; о,8 | 0,6 1 0,4 0,2 0,0

20 40 60 80 100 120

Скорость, км/ч

е-Тележка 1 изнош----Тележка 2 нов

-.■—Тележка 2 изнош --»--Тележка 1 нов .....Тележка 3 изнош

Рисунок 5 - Приведенное удельное сопротивление движению вагона

Результаты расчетов показали, что изменение величин горизонтальной жесткости рессорного подвешивания, зазоров в буксовом узле и вертикальной жесткости скользунов не оказывают значительного влияния (до 6%) на величину удельного сопротивления движению вагона от колебаний.

В пятой главе приведены результаты сопоставления величин энергетических потерь в рессорном комплекте, полученных при математическом моделировании и ходовых динамических испытаниях.

Испытаниям подвергался универсальный полувагон на тележках модели 18-9855 в новом состоянии на испытательном полигоне ОАО «ВНИИЖТ» на участке пути ст. Белореченская - ст. Майкоп.

Сопоставление результатов ходовых динамических испытаний с результатами расчетов проводилось по величине работы силы трения в рессорном подвешивании, определенной по формуле

где /V* - приведенный коэффициент трения, учитывающий зависимость силы трения от угла наклона клина и сжатия подклиновой пружины, рассчитанный для коэффициента относительного трения ф, полученного по результатам испытаний; сг - вертикальная жесткость двухрядной подклиновой пружины; {„ - полный статический прогиб рессорного комплекта под груженым вагоном; К„ - максимальный коэффициент вертикальной динамики по прогибам в рессорном комплекте; г -максимальный динамический прогиб рессорного комплекта, определенный по формуле

2 = Кд/расч, (П)

где (расч - расчетный прогиб рессорного комплекта

Результаты сравнения величин энергетических потерь в рессорном комплекте, полученных по результатам математического моделирования и

13

ходовых динамических испытаний представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Сравнение результатов энергетических потерь в клиновой системе, полученных при ходовых динамических испытаниях с результатами математического моделирования

Скорость, км/ч Сила трения, кН Динамический прогиб, м Работа силы трения, кН-м

Испытания Расчет Расхождение % Испытания Расчет Расхождение % Испытания Расчет Расхождение %

Прямая

80 15,25 15,37 -0,8 0,008 0,010 -25,8 0,12 0,15 -26,81

100 16,70 15,79 5,5 0,014 0,012 12,9 0,23 0,19 17,68

120 17,50 16,08 8,1 0,017 0,014 17,5 0,30 0,23 24,15

Кривая радиусом 650 м

80 15,51 15,21 1,9 0,009 0,010 -10,99 0,14 0,15 -8,83

100 17,50 16,18 7,5 0,017 0,016 5,66 0,30 0,26 12,78

120 20,55 16,98 17,4 0,029 0,023 21,10 0,60 0,39 34,80

Кривая радиусом 350 м

80 | 18,03 | 15,99 | 11,32 | 0,019 | 0,016 | 16,14 | 0,34 | 0,26 | 25,64

Наибольшее расхождение максимальных величин сил трения, полученных методом математического моделирования и по результатам эксперимента, составило 17%. Такая величина расхождения вызвана сравнением по косвенным измерениям, а также отсутствием данных о неровностях на путях испытаний и моментов инерции испытываемого вагона.

Результаты сопоставления показали достоверность математической модели и разработанной методики для оценки энергетических потерь вагона.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе проведен комплекс исследований по оценке влияния характеристик тележек на энергоэффективность грузового вагона:

1. Аналитическим методом установлено, что увеличение степени демпфирования, снижение вертикальной жесткости подвешивания уменьшают удельное сопротивление движению от вертикальных и горизонтальных колебаний, а также величину потребной мощности локомотива.

2. Разработана методика по оценке сопротивления движению вагона, основанная на математическом моделировании его движения, учитывающая рассеяние энергии и влияние характеристик тележек на его величину.

3. По результатам расчетов установлено, что доля сопротивления движению от диссипации энергии в суммарном сопротивлении движению может составлять до 71% для вагона с тележками в новом состоянии и до 61% для вагона с тележками в изношенном состоянии.

4. Расчеты мощностей диссипативных сил позволили установить узлы, в которых происходит наибольшее рассеяние энергии: клин - боковая рама (22.. .41%>) и контакты колес с рельсами (49.. .72%).

5. Расчеты показали, что конструктивные особенностей тележек инновационной конструкции, такие как увеличенная жесткость в плане, билинейное подвешивание, скользуны постоянного контакта, в изношенном состоянии позволяют снижать удельное приведенное сопротивление движению вагонов на 20% (при скорости 80 км/ч) по сравнению с тележкой, имеющей рессорный комплект с линейной вертикальной силовой характеристикой и жесткие скользуны с зазором, а в новом состоянии - не увеличивать его.

6. Произведена оценка влияния горизонтальной жесткости центрального подвешивания, величины зазора в узле рама - букса и вертикальной жесткости скользунов на величину энергии, рассеиваемой при движении вагона и его удельное сопротивление движению от колебаний, показавшая их незначительное влияние (6%).

7. Сопоставление данных, полученных методом математического моделирования, с результатами испытаний, показало адекватность математической модели и разработанной методики. Наибольшее расхождение по величине максимальных сил трения составило 17%.

8. Результаты исследований позволяют рекомендовать при проектировании энергоэффективных грузовых вагонов использовать тележки инновационных конструкций (с увеличенной жесткостью в плане, билинейным подвешиванием, скользунами постоянного контакта) с минимально допустимыми с точки зрения ходовых качеств степенями демпфирования сухого трения, максимально допустимыми вертикальными

жесткостями подвешивания и с минимально допустимыми вертикальными жесткостями скользунов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в рецензируемых научных журналах и изданиях:

1. Комарова А. Н., Бороненко Ю. П. Влияние типа и параметров гасителей колебаний вагона на сопротивление движению // Известия Петербургского Государственного Университета Путей Сообщения - СПб.: ПГУПС, №2 (39), 2014. -С.35-41

2. Комарова А. Н., Бороненко Ю. П. Сравнительная оценка сопротивления движению грузовых вагонов на тележках различных типов // Транспорт Российской Федерации - СПб: ООО «Т-Пресса» №2(23), 2014. - С. 69-72.

Другие публикации:

3. Комарова А. Н., Бороненко Ю. П. Оценка энергоэффективности нетягового подвижного состава // Наука и прогресса. Вестник Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта им. академика В. Лазаряна — Д. Изд-во ДНУЖТ, Вып. 1(43), 2013. -С.149-153.

4. Komarova A., Boronenko Y., Orlova A., Romen Y. Calculating rolling resistance of freight wagons using multibody simulation // Program and abstracts of 23th International Symposium on Dynamics of Vehicles on Roads and Tracks (19.08 - 23.08.2013) - Qingdao, 2013 - paper 15.3. (Расчет сопротивления движению вагонов с использованием многотельного моделирования // Программа и тезисы 23 Международного симпозиума по динамике железнодорожного и автомобильного подвижного состава (19.08.-23.08.2013) - Чиньдао, 2013 - Тезис 15.3.

5. Ромен Ю. С., Бороненко Ю. П., Комарова А. Н. Энергоэффективность грузовых вагонов // Сборник тезисов VIII Международной научно-технической конференции "Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты" - СПб: ПГУПС, 2013. -С. 198-200.

6. Комарова А. Н., Рудакова Е. А. Обзор подходов и разработка метода расчета сопротивления движению грузового вагона // Сборник тезисов VIII Международной научно-технической конференции "Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты" - СПб: ПГУПС, 2013. - С. 106-108.

Подписано к печати 11.08.2015 Печ.л. 1,0.

Печать ризография. Бумага для множит, апп. Формат 60x84 1/16.

Тираж 100. Заказ № 671.

Тип. ПГУПС.

190031, СПб., Московский пр., 9.