WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

КАЛИНИНА Екатерина Сергеевна

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА

ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ХОДОВОЙ ЧАСТИ

ГРУЗОВОГО ВАГОНА

Специальность 05.22.07 – «Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ОМСК 2009

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения» (ГОУ ВПО «ОмГУПС (ОмИИТ)»).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ

ГАЛИЕВ Ильхам Исламович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки и техники РФ

КАМАЕВ Валерий Анатольевич;

кандидат технических наук, доцент

ДАВЫДОВ Геннадий Иванович.

Ведущая организация:

ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей
сообщения (ИрГУПС)».

Защита состоится 29 декабря 2009 г. в 900 часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения» (ГОУ ВПО «ОмГУПС (ОмИИТ)») по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

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

Автореферат разослан 27 ноября 2009 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 218.007.01.

Тел./факс: (3812) 31-13-44; e-mail: nauka@omgups.ru.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук,

профессор

О. А. Сидоров.

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2009

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В современных условиях мирового экономического кризиса и жестких требований рыночной экономики эффективность функционирования и конкурентоспособность российских железных дорог в решающей мере зависят от безопасности движения подвижного состава, скорости доставки грузов и уровня эксплуатационных расходов на тягу поездов. В настоящее время низкая скорость доставки грузов – 650 км/сут (требуется – 1000 км/сут) является одним из доминирующих факторов, снижающих пропускную способность и препятствующих массовым перевозкам транзитных грузов по транспортным коридорам России «Восток – Запад» и «Север – Юг». Решение актуальной задачи увеличения уровня объема перевозок требует безусловного увеличения скорости движения поездов с соблюдением условий безопасности.

Состояние транспортных средств в настоящее время не полностью отвечает требованиям рынка по своим потребительским качествам, грузоподъемности, скорос-ти доставки и трудоемкости погрузочно-разгрузочных работ. Проблемы, связанные с износом технических средств и уровнем аварийности, препятствуют реализации намеченных программ.

Несмотря на сложность реализации намеченных целей современные темпы развития экономики России предусматривают повышение грузооборота до 2400 млрд ткм и, в том числе, улучшение существующего положения эксплуатационной работы. Это указывает на необходимость проведения комплекса мер по повышению эффективности работы грузового вагонного парка и особенно ходовых частей. Безопасность движения и экономическая эффективность перевозок зависят от надежности ходовой части подвижного состава. Подавляющее большинство грузовых вагонов России и стран бывшего СССР оборудовано тележками модели 18-100 и ее модификациями. Практика эксплуатации грузовых вагонов с этими тележками и многочисленные исследования выявили ряд характерных недостатков, которые необходимо устранить при реализации перспективных технических решений.

Удовлетворение перспективных потребностей железнодорожной отрасли может быть реализовано созданием типоразмерного ряда тележек нового поколения с осевой нагрузкой 25 т и конструкционной скоростью 160 км/ч. Увеличение грузо-подъемности грузовых вагонов и интенсификация их эксплуатации предусмотрены программой «Стратегические направления научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г.» («Белая книга» ОАО «РЖД»).

Цель диссертационной работы – повышение безопасности движения поезда путем совершенствования рессорного подвешивания тележки грузового вагона.

Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:

1) оценка состояния безопасности движения грузовых поездов на основе статис-тического анализа отцепок грузовых вагонов в неплановый ремонт по количеству неисправностей их деталей и узлов;

2) анализ существующих конструкций тележек грузовых вагонов, определение их основных недостатков, исследование требований к параметрам ходовых узлов, анализ тенденций их современного проектирования;

3) формирование математической модели механической колебательной системы «вагон – путь»;

4) анализ методов создания эффективной виброзащиты, расчет динамических характеристик квазиинвариантного рессорного подвешивания грузового вагона и оценка его эффективности при различных режимах работы;

5) оценка достоверности теоретических и экспериментальных исследований на основе сравнительного анализа динамических свойств грузового вагона с типовым и квазиинвариантным рессорным подвешиванием;

6) расчет экономического эффекта от внедрения опытного образца квазиинвариантного рессорного подвешивания.

Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с применением методов теоретической механики, численных методов интегрирования систем нелинейных дифференциальных уравнений и методов математической статистики. Обработка теоретических результатов выполнена в математических пакетах MathCAD, MathLab. Измерения и обработка результатов эксперимента осуществлялись с применением сертифицированного виброизмерительного комплекса CONAN в лаборатории кафедры «Теоретическая механика» ОмГУПСа.

Научная новизна диссертационной работы: решен комплекс задач по совершенствованию рессорного подвешивания тележки грузового вагона на основе применения принципа компенсации внешних возмущений.

К наиболее значимым можно отнести следующие теоретические результаты: сформирована математическая модель, которая позволяет выполнять исследование возможных движений механической колебательной системы «вагон – путь»: подергивания, подпрыгивания, относа, виляния, боковой качки, галопирования. На основе теоретических и экспериментальных исследований доказана эффективность использования квазиинвариантного рессорного подвешивания тележки грузового вагона для защиты от вертикальных динамических воздействий.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы подтверждена экспериментальными исследованиями на физической модели квазиинвариантного рессорного подвешивания тележки грузового вагона, выполненных с применением сертифицированного виброизмерительного комплекса CONAN. Результаты расчета динамических показателей вагона с типовым рессорным подвешиванием согласуются с данными исследований ведущих научно-исследовательских учреждений (ВНИИЖТа, МИИТа, ДИИТа). Расхождение теоретических и экспериментальных результатов среднеквадратических значений виброускорения не превысило 8 %.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1) результаты расчета, выполненного на основании предложенной математи-ческой модели механической колебательной системы «вагон – путь», указывают на стабилизацию динамического давления колеса на рельс в случае применения квазиинвариантного рессорного подвешивания;

2) экспериментальные исследования на физической модели свидетельствуют о повышении эффективности виброзащиты железнодорожного экипажа. Адекватность экспериментальных исследований подтверждена статистическими методами с использованием F-критерия.

Реализация результатов работы. По результатам исследований предложена основанная на принципе компенсации внешних возмущений эффективная конструкция системы виброзащиты грузового вагона.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «Инновационные проекты и новые технологии на железнодорожном транспорте» (Омск, 2008); всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2008» (Ростов-на-Дону, 2008); всероссийской конференции молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, 2008); «Инновационные проекты и новые технологии на железнодорожном транспорте» (Омск, 2009); на научно-технических семинарах кафедры «Теоретическая механика» Омского государственного университета путей сообщения (Омск, 2007 – 2009 гг.).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 13 научных работ (из них две – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и списка литературы из 128 наименований. Работа изложена на 156 страницах основного текста, содержит 10 таблиц, 59 рисунков.

Автор выражает искреннюю признательность научному консультанту – доктору технических наук, профессору Николаеву Виктору Александровичу за ценные научные консультации при выполнении теоретических и экспериментальных исследований диссертационной работы, а также кандидату технических наук, доценту Ушаку Виктору Николаевичу за помощь, оказанную при проведении эксперимента и обработке экспериментальных данных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит краткое обоснование актуальности диссертационной темы, формулировку цели и задач работы.

В настоящее время проблема повышения динамических качеств грузовых вагонов является чрезвычайно актуальной. Значительный вклад в исследование проблемы динамики вагонов внесли отечественные и зарубежные ученые П. С. Анисимов, Е. П. Блохин, Г. И. Богомаз, Ю. П. Бороненко, Г. П. Бурчак, В. И. Варава, М. Ф. Вериго, П. Дж. Вермюлен, С. В. Вершинский, И. И. Галиев, В. К. Гарг, A. M. Годыцкий-Цвир-ко, Л. О. Грачева, М. П. Гребенюк, В. Г. Григоренко, В. Д. Данович, Ю. В. Демин, К. Л. Джонсон, В. И. Доронин, Е. П. Дудкин, Р. В. Дуккипати, Р. Жоли, Д. Калкер, А. А. Камаев, В. А. Камаев, Ф. Картер, Н. А. Ковалев, А. Я. Коган, В. А. Лазарян, А. А. Львов, Л. А. Манашкин, В. Б. Мещеряков, В. А. Николаев, А. М. Орлова, Н. А. Панькин, Г. И. Петров, Н. А. Радченко, Ю. С. Ромен, М. М. Соколов, Т. А. Тибилов, В. Ф. Ушкалов, А. А. Хохлов, В. Д. Хусидов, И. И. Челноков, Ю. М. Черкашин, Г. Шеффель, Е. Шперлинг и др. Комплексные работы по совершенствованию ходовых частей подвижного состава проводятся во ВНИИЖТе, МИИТе, ОмГУПСе, ПГУПСе, УрГУПСе, ДИИТе и в других учреждениях.

Первая глава диссертации посвящена анализу состояния безопасности движения поездов и объективных факторов, влияющих на нее.

Практика эксплуатации железнодорожного транспорта показывает, что в настоящее время половина всех браков в перевозочном процессе приходится на вагонное хозяйство. Важным показателем уровня технического состояния парка грузовых вагонов является количество отцепок вагонов в неплановый ремонт. Анализ неисправностей узлов и деталей, из-за которых вагоны поступают в неплановый ремонт, позволяет наметить пути сокращения отказов, определить необходимые меры по совершенствованию конструкции и модернизации вагонного парка, по улучшению качества ремонта и технического обслуживания подвижного состава.

Анализ данных об эксплуатационных отказах вагонов, выполненный в данной главе, указывает на необходимость совершенствования динамических качеств грузовых вагонов. Одним из путей совершенствования ходовой части подвижного состава является повышение эффективности виброзащитных свойств рессорного подвешивания в ортогональных плоскостях симметрии методом поиска рациональных значений параметров жесткости и демпфирования системы упругого подвеса.

Повышение требований к качеству виброзащитных свойств подвижного состава должно учитываться при разработке новых конструктивных решений и усовер-шенствовании существующих конструкций тележек. Основным направлением исследований в области модернизации и создания новых конструкций тележек грузовых вагонов является снижение силы взаимодействия колес подвижного состава и рельсов, их износа, а также обеспечение устойчивости при повышенных скоростях движения. Проведенный анализ патентной документации и литературных источников позволил проследить тенденции модернизации ходовых частей грузовых вагонов.

Вторая глава посвящена математическому моделированию динамики колебательной механической системы «вагон – путь», здесь же приведена характеристика методов исследования нелинейных систем.

Pages:     || 2 | 3 |






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