WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

КРАСНИЧЕНКО АЛЕКСАНДР АЛЕКСАНДРОВИЧ

ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ

ТРАМВАЙНОГО ВАГОНА

Специальность 05.22.07 – Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация.

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Екатеринбург - 2009

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

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

БАЧУРИН Николай Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ГЛУШКО Марат Иванович;

кандидат технических наук,

ЕФИМОВ Виктор Петрович.

Ведущая организация - Государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения»

Защита диссертации состоится «29» мая 2009 г. в 14 00 на заседании диссертационного совета Д 218.013.01 при «Уральском государственном университете путей сообщения» по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, ауд. 283. Тел./Факс: (343) 358-55-02

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан «28» апреля 2009г.

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенных гербовой печатью организации, просим направлять в адрес Ученого совета университета.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор АСАДЧЕНКО В.Р.

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В современной городской транспортной системе России из года в год все более важное место занимают трамвайные вагоны, так как этот вид транспорта обеспечивает минимальные эксплуатационные затраты и высокие объемы перевозки пассажиров. В связи с этим, необходимо повышение скоростей движения трамваев, улучшения комфортности перевозки пассажиров, а также создания новых современных трамвайных вагонов. Среди комплекса научно-технических проблем, направленных на улучшение перевозочного процесса, важным является вопрос снижения динамической нагруженности трамвайных вагонов в эксплуатации, параметры которой существенно зависят от характеристик рессорного подвешивания.

Опыт эксплуатации показывает, что значительная доля отказов трамвайных вагонов связана с низкой надежностью и высокой динамической нагруженностью основных узлов. Из эксплуатации и ремонта трамваев известно, что у 39% трамвайных вагонов основной неисправностью ходовых частей являются отказы гидравлических гасителей и пружин рессорного подвешивания. Эксплуатация трамвая с высокой динамической нагруженностью в том числе приводит к повышенным износам и ухудшению технического состояния трамвайного пути.

Совершенствование параметров рессорного подвешивания, а следовательно, и снижение динамической нагруженности трамвайного вагона становится одной из важнейших задач современного городского электротранспорта. Поэтому в диссертации рассматриваются вопросы определения рациональных параметров рессорного подвешивания трамвайных вагонов, позволяющих снизить их динамическую нагруженность.

Цель диссертационной работы состоит в разработке методики оценки динамической нагруженности и определении рациональных параметров рессорного подвешивания трамвайного вагона.

Для достижения поставленной цели в диссертации решались следующие задачи:

  1. Выполнить анализ технического состояния и определить вероятность безотказной работы ходовых частей трамвайного вагона.
  2. Разработать методику прогнозирования динамической нагруженности трамвайного вагона с учетом специфики его эксплуатации.

3. Произвести выбор рациональных параметров упругих и демпфирующих устройств рессорного подвешивания ходовых частей трамвайного вагона.

Объектом исследования в настоящей работе является рессорное подвешивание трамвайного вагона.

Предметом исследования являются динамические и кинематические характеристики трамвайного вагона.

Методологической основой работы является использование методов аналитической механики, компьютерного моделирования, статистического анализа, положений теории взаимодействия подвижного состава и пути.

Научная новизна.

1. Выполнен анализ технического состояния основных узлов трамвайного вагона и определены показатели надежности ходовых частей на основе статистических данных об отказах в эксплуатации.

2. Предложена методика прогнозирования динамической нагруженности трамвайного вагона при движении по прямым и кривым участкам пути с различными скоростями и при различной загрузки.

3. Разработана математическая модель, позволяющая исследовать кинематические и динамические характеристики движения трамвайного вагона по пути.

4. Произведена оценка влияния параметров рессорного подвешивания трамвайного вагона на его динамическую нагруженность.

Практическая ценность.

1. Разработанная в диссертации методика прогнозирования динамической нагруженности трамвайного вагона позволяет определять рациональные параметры рессорного подвешивания как на стадии проектирования новых трамвайных вагонов, так и при модернизации уже существующих.

2. На основе проведенных исследований были даны рекомендации по снижению динамической нагруженности трамвайного вагона, что уменьшает затраты на ремонт.

На защиту выносятся:

1. Методика прогнозирования динамической нагруженности трамвайного вагона при движении по прямым и кривым участкам пути с различными скоростями и при различной загрузке.

2. Результаты исследований влияния параметров рессорного подвешивания трамвайного вагона на его динамическую нагруженность.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на следующих конференциях и семинарах: IV международной научно-технической конференции «Подвижной состав ХХI века: идеи, требования, проекты», ПГУПС, 2007 (г. Санкт - Петербург); всероссийской научно – практической конференции «Безопасность движения поездов», 2007 (г. Москва); научно – практических семинарах в Федеральном государственном унитарном предприятии «УралТрансМаш», 2007-2008 (г. Екатеринбург); на практическом семинаре при правительстве города Екатеринбурга, 2008 (г. Екатеринбург); V российской научно – технической конференции «Компьютерный инженерный анализ» УГТУ-УПИ, 2008 (г. Екатеринбург); научно-технической конференции «Молодые ученые транспорту», УрГУПС, 2006-2008 (г. Екатеринбург); заседаниях кафедры «Вагоны» УрГУПС, 2006-2009 (г. Екатеринбург).

Публикации. По результатам исследований, выполненных в диссертационной работе, опубликовано 6 печатных работ. Статьи опубликованы в журналах «Транспорт Урала», в научно – технических сборниках УрГУПС и ПГТУ. Две работы, опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных Высшей аттестационной комиссией.

Структура и объем работы: диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы, состоящий из 151 наименования, и 2 приложений. Содержит 128 страниц машинописного текста, 61 рисунок, 7 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвящено актуальности выбранной темы исследования, сформулирована цель работы и задачи, составившие предмет исследования.

В первой главе проведен обзор работ в области исследования и моделирования динамического взаимодействия «вагон–путь».

Значительный вклад в развитие динамики рельсового подвижного состава внесли исследования отечественных ученых и ученых из ближнего зарубежья: С. В. Вершинского, М.Ф. Вериго, В.А. Лазаряна, Л.А. Шадура, Е.П. Блохина, В.Г. Иноземцева, И.П. Исаева, П.С. Анисимова, В.Р. Асадченко, И.В. Бирюкова, Н.С. Бачурина, Ю.П. Бороненко, Л.О. Грачевой, В.Н. Данилова, В.Д. Дановича, В.А. Двухглавова, О.П. Ершкова, А.А. Камаева, В.А. Камаева, Н.А. Ковалева, А.Я. Когана, А.Д. Кочнова, М.Л. Коротенко, В.Н. Котуранова, Н.Н. Кудрявцева, С.М. Куценко, В.Ф. Лапшина, А.А. Львова, В.Б. Менделя, Л.А. Манашкина, А.Э. Павлюкова, Г.И. Петрова, Н.А. Панькина, Н.А. Радченко, Ю.С. Ромена, А.Н. Савоськина, М.М. Соколова, А.В. Смольянинова, С.А. Сенаторова, Т.А. Тибилова, А.В.Третьякова, В.Д. Хусидова, Г.И. Петрова, А.А. Хохлова, В.Н. Филиппова, И.И. Челнокова, Ю.М. Черкашина, В.Ф. Ушкалова, Г.М. Шахуньянца, а также ученых дальнего зарубежья: Броммеля, Вербека, Гарга, Дуккипати, Картера, Калкера, Марье, Мюллера, Патера, Кейзера, Де Патера, Хеймана, Шилена и многих других.

Выполненный анализ исследований показывает, что большое внимание уделено вопросам динамической нагруженности железнодорожного подвижного состава, однако недостаточно проведено исследований в области моделирования динамики трамвайных вагонов, с учетом специфики их эксплуатации. В связи с этим, в диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

1. Выполнен анализ технического состояния и определена вероятность безотказной работы ходовых частей трамвайного вагона;

2. Разработана методика прогнозирования динамической нагруженности трамвайного вагона с учетом специфики его эксплуатации;

3. Произведен выбор рациональных параметров упругих и демпфирующих устройств рессорного подвешивания ходовых частей трамвайного вагона.

Решение этих задач позволило решить проблему снижения динамической нагруженности трамвайного вагона, которая отрицательно сказывается на комфортности перевозки пассажиров и работоспособности его основных узлов.

Во второй главе выполнен анализ конструкций рессорного подвешивания тележек трамвайных вагонов отечественного и зарубежного производства, проведена оценка технического состояния и определены параметры надежности ходовых частей трамвайных вагонов.

Во многих городах России и за рубежом в эксплуатации используется многочисленный парк трамвайных вагонов. Их ходовые части имеют различные конструктивные особенности, одно или двухступенчатое рессорное подвешивание.

В процессе движения трамвайного вагона возникают динамические силы и колебания, обусловленные действием реакций системы. Эти колебания могут оказаться причиной шума или вибраций, а также нежелательного динамического нагружения элементов конструкции. Используя гасители колебаний и рессоры, можно минимизировать амплитуды возникающих колебаний или изолировать их с целью выполнения требований относительно допустимых уровней шума и вибраций.

Опыт эксплуатации трамвайных вагонов модели «Спектр» показывает, что наиболее повреждаемыми, за исключением электрооборудования, являются элементы ходовых частей. Это подтверждается выполненным анализом распределения отказов трамвайных вагонов этой серии. Из диаграммы представленной на рис. 1 видно, что 23 % вагонов имеют отказ ходовых частей.

Рис. 1. Диаграмма отказов основных узлов трамвайных вагонов

модели «Спектр»

Нарушения работоспособности ходовых частей приводят к отказам подвижного состава и возникновению аварийных ситуаций. Это непосредственно влияет на уровень безопасности городской транспортной системы. На основе выполненного анализа, в качестве объекта исследований были выбраны ходовые части трамвайных вагонов.

Наиболее характерными неисправностями тележек трамвайных вагонов модели «Спектр» являются: образование трещин в продольных балках в местах соединения с кожухами редукторов, излом пружин центрального рессорного подвешивания, просадка резиновых амортизаторов, обрыв болтов подвески тягового электродвигателя, разрушение уплотнительной втулки и изгиб штока гидравлического гасителя в центральной ступени подвешивания, ослабление крепления моноблока колеса.

В результате исследования технического состояния были выявлены основные неисправности ходовых частей, большая часть которых сказывается на безопасности движения. Из диаграммы распределения отказов ходовых частей трамвайного вагона, представленной на рис. 2, можно сделать вывод, что наиболее повреждаемым элементом является рессорное подвешивание (неисправность гидравлического гасителя колебаний – 21%, неисправность пружин центрального рессорного подвешивания – 18%).

Рис. 2. Диаграмма отказов элементов ходовых частей трамвайных

вагонов модели «Спектр»

Средняя оценка вероятности безотказной работы рессорного подвешивания за срок эксплуатации t = 12 месяцев составила Р(t) = 0,61 при нормируемом показателе [Р(t)] = 0,92. Несоответствие нормируемого показателя надежности свидетельствует о необходимости повышения прочностных и динамических качеств, несущей способности и надежности рессорного подвешивания трамвайного вагона.

Третья глава посвящена разработке математической модели движения трамвайного вагона по пути, моделированию упруго-диссипативных свойств резиновых амортизаторов рельсового подвижного состава, а также определению рациональных параметров рессорного подвешивания трамвайного вагона из условия обеспечения качественной динамики.

На основании представления трамвайного вагона в виде системы недеформируемых твердых тел разработан структурный граф кинематических и силовых связей. Структура графа строилась из условия построения на его базе корректной расчетной схемы и математической модели имеющей не замкнутую систему связей. Модель строилась в программно – аппаратном комплексе «UM», разработанном профессором Д.Ю. Погореловым.

В расчетной схеме с каждым телом условно связана собственная система координат (рис. 3). Были введены также две общие системы координат: базовая неподвижная и базовая подвижная (путевая). Подвижная система координат перемещалась вдоль оси пути относительно базовой неподвижной. Движение каждого тела записывалось относительно подвижной системы координат вектором перемещения центра масс и матрицей направляющих косинусов. Для описания движения всего тела, каждая его точка определялась координатами в собственной и путевой системе координат и задавался радиус вектор.

Таким образом, было определено движение в пространстве не только центра масс, но и всего тела. Расчетная схема движения вагона состояла из 19 тел (см. рис. 3). Система вагон-путь имела 98 степеней свободы. Ее положение записывалось в путевой системе координат кинематическими соотношениями в матричном виде:

ri(0)=ri(0) (q,t); Пi=Пi(q,t); i=1…19,

где i - номер произвольного тела системы;

- радиус-вектор начала связанной с телом системы координат;

- линейные и угловые скорости и ускорения тела относительно путевой системы координат;

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»