Поліпшення динамічних якостей рейкових екіпажів шляхом удосконалення характеристик ресорного підвішування

Перелік фаз будемо позначати у вигляді списку ,

кожна з фаз характеризується набором операцій

,

яким піддається об'єкт при перебуванні у фазі W_i .

Припускаємо, що об'єкт проходить усі фази зі списку , а в кожній фазі він може піддаватися деякому набору операцій. Надалі набір операцій, якому піддається об'єкт у фазі W_i, будемо позначати у вигляді множини

.

Кожній множині V_i зіставимо два числа F₁(v_i), F₂(v_i), де F₁(v_i) - являє собою витрати коштів, F₂(v_i) - тривалість перебування об'єкта у фазі W_i.

Нехай набір множин типу V_i, тоді

, (13)

(14)

будуть являти собою витрати коштів і часу відповідно при проходженні об'єкта по усіх фазах.

Постановка задачі. Введемо класи множин (_i), , що разом з операцією симетричної різниці утворять групи. Щодо функцій F₁(v_i) і F₂(v_i) припускаємо, що вони є однорідними та адитивними функціями множин, визначені і кінцеві на підмножинах .

При зроблених допущеннях розглядається задача: знайти такі , , щоб

(15)

Дана задача являє собою задачу векторної оптимізації. Насамперед, пояснимо, що розуміється під рішенням задачі (15).

Визначення 1. Набір множин будемо називати ефективним рішенням задачі (15), якщо варіація кожного з приводить до збільшення F₁ чи F₂, чи обох одночасно.

Визначення 2. Під рішенням задачі (15) будемо розуміти набір (клас) ефективних множин .Задачу (15) зводимо до задачі на умовний екстремум

(16)

при тих же вимогах до v_i, як і в задачі (15).

Задачу (16) зводимо до задачі на безумовний екстремум, якщо введемо функцію Лагранжа

(17)

Позначимо через V() рішення задачі (17), що залежить від множника Лагранжа , визначеного з умови

. (18)

Ураховуючи представлення (13) і (14), функцію Лагранжа (17) запишемо у вигляді:

.

Тоді мінімум функції Лагранжа досягається на рішеннях задач

(19)

за умови .

Таких задач доводиться вирішувати m штук.

Нехай V_i() - рішення задачі (19), тоді має місце теорема: якщо ^*0 таке, що має місце рівність у (18), то рішення задачі (16) являє собою

При побудові рішення задачі (19) скористаємося тим, що функції F₁ і F₂ однорідні та адитивні, тоді

(20)

Підставивши (20) у (18) одержимо нерівність

. (21)

Рішення нерівності (21) може бути не єдиним. Нехай - множина рішень нерівності (21), тоді розглядаючи функцію F₁()

визначену приходимо до задачі визначення такого множника Лагранжа , щоб .

Якісний характер описаної ситуації представлений на рис. 8.

Виникає можливість вихідну задачу (15) параметризувати, звівши її до задачі (16) і одержати залежність F₂(F₁), якісний характер якої представлений на рис. 9.

Рис. 8. Якісне співвідношення функцій F₁() і F₂()

Рис. 9. Залежність функції F₂ від F₁

Зроблено оцінку економічної ефективності поліпшення параметрів ресорного підвішування рейкових екіпажів. Виконано розрахунки витрат електроенергії на тягу поїзда в залежності від часу ходу реальною ділянкою колії. Використання вагонів з оптимальними параметрами ресорного підвішування сприяє зменшенню витрати електроенергії на 5,8-14,9% для вантажного поїзда, на 5,2-8,2% для пасажирського поїзда. Таким чином підтверджена доцільність оптимізації параметрів ресорного підвішування.

ВИСНОВКИ

1. Оцінка стану рухомого складу вітчизняних залізниць свідчить про те, що він фізично і морально застарів. У першу чергу це стосується ходових частин і їхніх динамічних характеристик, що не цілком задовольняють сучасним вимогам. Відсутність достатньої кількості коштів унеможливлює швидку заміну усього парку рухомого складу залізниць. Перехід до рухомого складу нового покоління провадиться поетапно, починаючи з удосконалювання окремих вузлів. Тому поліпшення динамічних якостей рейкових екіпажів за рахунок удосконалювання технічних характеристик ходових частин є однією із самих актуальних проблем залізничного транспорту України.

Огляд наукової літератури в області динаміки рухомого складу свідчить про численні теоретичні та експериментальні дослідження. Але, як правило, у дослідженнях оцінювалися параметри ходових частин або виходячи зі стійкості за Ляпуновим, або в лінійній постановці задачі, або без урахування реальних нерівностей колії. Це позначається на кінцевих розрахунках, на коректності пропонованих параметрів через допущення, що вводяться, і спрощення. У зв'язку з цим необхідний розгляд уточнених розрахункових схем, розробка більш повних математичних моделей, застосування сучасних методів програмування, уточнення математичного опису контакту колеса і рейки, комплексна оцінка параметрів.

2. Аналіз більше 500 технічних рішень ходових частин рейкових екіпажів і систем гасіння коливань дозволив класифікувати види зв'язків у рейкових екіпажах і системи гасіння коливань, а також намітити шляхи удосконалювання конструкцій і поліпшення динамічних якостей рейкових екіпажів за рахунок вибору раціональних характеристик міжелементних зв'язків і ресорного підвішування.

Автором запропоновані власні технічні рішення, спрямовані на удосконалювання конструкцій ходових частин і систем гасіння коливань.

3. Для вивчення процесу взаємодії рейкових екіпажів і колії, а також механізму зносу колеса і рейки розроблена докладна математична модель взаємодії колеса і рейки. Ця модель є основою для подальших більш докладних математичних моделей, що дадуть можливість вивчити взаємодію різних типів екіпажів і колії та установити фактори, які найбільше впливають як на динамічну навантаженість і стійкість руху рейкових екіпажів, так і на знос коліс і рейок.

При дослідженні коливань рухомого складу і колії звичайно розглядаються дотичні сили тертя між колесами і рейками, що діють у горизонтальній площині. У дійсності контактування колеса і рейки відбувається в площині, що проходить під кутом до площини колії. Отримано вирази для переміщень і сил, що знаходяться в зазначеній площині.

Розглянуто три фази контакту колісної пари з рейками в залежності від їхнього взаємного переміщення у вертикальній поперечній площині. Для повноти відображення реального руху запропонований математичний опис умови відриву колеса від рейки.

4. Складено рівняння руху колісної пари з урахуванням прослизань коліс по рейках. Це зроблено спочатку в плоскій постановці, а потім у просторовій постановці задачі.

5. Для складання математичних моделей просторових коливань рейкових екіпажів визначені конструктивні особливості екіпажа в цілому, його ходових частин, механізм взаємодії окремих деталей і вузлів між собою на прикладі візків пасажирських вагонів безколискової і колискової конструкції. При складанні математичних моделей просторових коливань вантажних вагонів і локомотивів автором також виконувався аналіз конструктивних особливостей ходових частин.

6. Однією з найважливіших задач у динаміці рейкових екіпажів є визначення раціонального співвідношення між жорсткостями двох ступіней підвішування для екіпажа з подвійним ресорним підвішуванням, а також визначення раціонального співвідношення параметрів демпфірування цих же ступіней. Для розв'язання цієї задачі розроблена математична модель просторових коливань такого екіпажа в звичайній постановці. Для цього розглянуті зв'язки, накладені на систему, сили, що виникають у них, взаємні переміщення всіх тіл системи. Складено диференціальні рівняння коливань системи, для інтегрування яких розроблена програма обчислень. Аналогічні математичні моделі розроблені і для інших рейкових екіпажів, але розглядання екіпажа нової конструкції вимагає, як правило, розробки нової математичної моделі, що обмежує можливості досліджень.

7. Запропоновано метод, що дозволяє “збирати” модель будь-якого типу рухомого складу. Рейковий екіпаж органічно розділяється на об'єкти, у якості яких можуть бути обрані елементи його конструкції. Викладено методику складання рівнянь просторових коливань об'єкта, на який діють сили з боку інших об'єктів. Розроблено класи для опису об'єктів і зв'язків рейкового екіпажа.

8. Для оцінки динамічних якостей рейкових екіпажів і впливу їх на колію при русі прямолінійними і криволінійними ділянками колії визначені інерційні, геометричні та пружньо-дисипативні параметри розглянутих рейкових екіпажів і їхні динамічні показники.

9. Автором запропонований альтернативний спосіб завдання статистично однорідних реалізацій нерівностей колії, що дозволяє без істотних витрат часу одержати достатню кількість реалізацій моделей нерівностей колії для статистичної оцінки поводження рейкового екіпажа на ділянці колії, для якої нерівності виміряні в ході експерименту.

За допомогою описаної методики є можливість задавати вертикальні і горизонтальні нерівності, що розділяються на детерміновані і випадкові. Усі ці типи нерівностей можуть використовуватися при розрахунках як окремо, так і в будь-яких комбінаціях.

10. Розглянуто п'ять чисельних методів рішення диференціальних рівнянь: метод центральних різностей, метод Губольта, метод Ньюмарка, метод Парку і метод Адамса - Башфорта. Результати апроксимації похідних кінцево-різницевими виразами в частотній області зіставлені з точними значеннями комплексного представлення операцій диференціювання першого і другого порядку, тобто з амплітудно-частотними і фазочастотними передаточними функціями ідеальних диференціаторів першого і другого порядку. У результаті порівняння прийнятий метод центральних різностей.

11. Розроблено математичні моделі і програмне забезпечення для дослідження просторових коливань рейкових екіпажів, розглянутих як сукупність об'єктів з'єднаних зв'язками з використанням методу об'єктно-орієнтованого програмування. Комп'ютерна програма “Dynamics of Rail Vehicles” (“DYNRAIL”) захищена автором Свідоцтвом про реєстрацію авторського права Державного департаменту інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. Для перевірки правильності формування математичних моделей, а також результатів розрахунків, виконаних за допомогою розробленої програми, зроблена їхня апробація шляхом порівняння. Порівняння результатів моделювання з аналітичними розрахунками для розглянутих процесів показує їхню хорошу узгодженість.

12. Удосконалено методики проведення динамічних ходових випробувань рейкових екіпажів у частині вимірювання додаткових параметрів. Описано об'єкти випробувань, обрані дослідні ділянки для проведення динамічних ходових випробувань на магістральних залізницях. Викладено методику і програму обробки результатів експериментальних досліджень.

13. Для апробації математичної моделі розглянутий приклад складання моделі і виконання розрахунків для чотиривісного навантаженого піввагона на візках ЦНИИ-Х3, а також наведені осцилограми сил і переміщень, що виникають при просторових коливаннях екіпажа.

Виконано численні експериментальні дослідження динамічної навантаженості вантажних вагонів, пасажирських вагонів і електровозів в умовах магістральних залізниць України та інших країн СНД. Проведено співставлення основних динамічних показників, отриманих розрахунковим шляхом, з величинами цих показників, отриманими в ході експериментальних досліджень на прикладах чотиривісного піввагона на візках ЦНИИ-Х3 (модель 18-100) (навантажений і порожній), чотиривісного порожнього хопера і цистерни, пасажирського вагона та електровоза ДЕ-1, що підтвердило хорошу їхню погодженість.

14. Розглянуто вплив на динамічні показники якості і показники зносу коліс наступних параметрів рейкових екіпажів і колії: бази екіпажів, зазорів у буксових вузлах візків, зазору в колії, зазору в ковзунах, конічності поверхні катання колісних пар, маси кузова, положення центру мас кузова, параметрів ресорного підвішування, а також різних конструкцій візків. Зроблено висновок, що визначальними характеристиками при виборі параметрів рейкових екіпажів є параметри ресорного підвішування ходових частин.

15. Знайдено залежність між значеннями жорсткості ресорного підвішування у вертикальному і горизонтальному поперечному напрямку і показниками динамічної навантаженості рейкових екіпажів. Доведено, що зміною в розглянутих діапазонах значень жорсткості ступіней підвішування можна отримати поліпшення динамічних якостей рейкових екіпажів: для вантажних вагонів до 23%, для пасажирських вагонів до 50%.

16. Для розв'язання задачі оптимізації обраний вектор оптимізуємих параметрів, функція цілі і метод рішення. У даному випадку оптимізуємими параметрами були параметри ресорних комплектів рейкових екіпажів для кожного типу. Функція цілі визначена значеннями нормованих динамічних показників якості екіпажів. Як метод пошуку оптимальних параметрів обраний метод деформованого багатогранника чи метод Нелдера - Міда. Для розв'язання поставленої задачі програма моделювання коливань залізничних екіпажів була доповнена модулем, що вирішує задачу про пошук оптимальних параметрів зв'язків методом Нелдера - Міда.

17. В результаті оптимізації отримані нові значення параметрів ресорних комплектів рейкових екіпажів, що дозволили досягти істотного поліпшення динамічних показників якості: для вантажного вагона - від 30,1% для К_дг до 67% для А_кг, для пасажирського вагона - від 24,8% для W_в до 86,3% для К_у, для електровоза - від 27,5% для W_в до 71,4% для А_кг. Зміна параметрів ресорного підвішування приводить до створення нової конструкції ходових частин. В умовах вітчизняних залізниць доцільне застосування оптимальних параметрів для нових конструкцій візків рейкових екіпажів, які можуть мати уніфіковані вузли і деталі з конструкціями, що експлуатуються.

18. Для здійснення вибору раціональної конструкції ходових частин рейкового екіпажа необхідно враховувати як конструктивні особливості, що дають поліпшення динамічних характеристик, так і економічні аспекти: кількість часу на розробку і виготовлення, вартість окремих етапів виробництва і т.ін. З метою підтвердження обґрунтованості виготовлення тієї чи іншої конструкції ходових частин розроблений математичний опис алгоритму вибору раціональної конструкції.

Зроблено оцінку економічної ефективності поліпшення параметрів ресорного підвішування рейкових екіпажів. Виконано розрахунки витрат електроенергії на тягу поїзда в залежності від часу ходу реальною ділянкою колії. Використання вагонів з оптимальними параметрами ресорного підвішування сприяє зменшенню витрат електроенергії на 5,8-14,9% для вантажного поїзда, на 5,2-8,2% для пасажирського поїзда. Сумарний економічний ефект від впровадження візків безколискового типу моделі 68-7007 (аналог візка моделі Y32) на залізницях України в порівнянні з аналогічними візками провідних європейських виробників складе 238,196 тис.грн. на один візок. Таким чином, підтверджена доцільність оптимізації параметрів ресорного підвішування.

19. Рекомендації з вибору раціональних параметрів ресорного підвішування і конструктивних схем візків для вантажних вагонів впроваджені на АТ “Азовмаш”, ВАТ “Крюківський вагонобудівний завод” і АТ “Дніпровагонмаш”.

Рекомендації з вибору раціональних параметрів ресорного підвішування і конструктивних схем візків для пасажирських вагонів впроваджені на ВАТ “Крюківський вагонобудівний завод”.

Рекомендації з вибору раціональних параметрів ходових частин і зв'язків між кузовом і візком для магістрального електровоза ДЕ1 запропоновані для впровадження на НВО ДЕВЗ.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мямлин С.В. Моделирование динамики рельсовых экипажей. - Д.: Новая идеология, 2002. - 240 с.

2. Мямлин С.В. Методика моделирования пространственных колебаний железнодорожного экипажа // Залізнич. транспорт України. - 2001. - № 2. - С. 2-5.

3. Мямлин С.В. Программа моделирования пространственных колебаний подвижного состава // Залізнич. транспорт України. - 2000. - №3. -С.52-54.

4. Мямлин С.В. Влияние параметров рессор буксового подвешивания на надежность грузовых вагонов // Залізнич.транспорт України. - 2001. - № 3. -С.21-22.

5. Мямлин С.В. Математическая модель движения колеса по рельсовой нити // Зб.наук.пр. КУЭТТ: Транспортні системи і технології. Вип.1-2. -К.:КУЕТТ.-2003.-С.154-156.

6. Мямлин С.В. Способ оценки границ динамической нагруженности груженого полувагона при случайном характере неровностей пути // Геотехническая механика: Межведомст.сб.научн.тр. ИГТМ. - Днепропетровск: Поліграфіст. - 2000. - Вып.23. -С.159-164.

7. Мямлин С.В. Исследование зависимости вертикальных сил в связях груженого полувагона с ускорением букс // Вібрації у техніці та технологіях. - 2000. - № 4. -С.10-12.

8. Мямлин С.В. Зависимость между дисперсиями неровностей рельсовых нитей и динамическими показателями экипажа // Залізнич.транспорт України. - 2001. - № 5. -С.27-29.

9. Мямлин С.В. Связь динамических показателей груженого полувагона с ускорениями корпусов букс // Транспорт: Зб. наук. пр. - Дніпропетровськ: Наука і освіта. - 2001. -№ 7. -С.86-89.

10. Мямлін С.В. Вплив рухомості вантажу на динамічні показники вантажного вагону // Транспорт: Зб. наук. пр. - Дніпропетровськ: Нова ідеологія. -2002. - №12. - С. 126-130.

11. Мямлин С.В. Резонансные явления при колебаниях грузового вагона // Залізнич.транспорт України. - 2001. - № 4. -С.24-26.

12. Мямлин С.В. Влияние жесткости рессорного подвешивания на динамические показатели качества пассажирского вагона // Транспорт: Зб. наук. пр. - Дніпропетровськ: ДІІТ. - 2002. - № 10. -С. 46-50.

13. Мямлин С.В. Зависимость динамических качеств порожних грузовых вагонов от технического состояния ходовых частей // Сб.научн.тр. Национальной горной академии Украины. - Дн-ськ: Навчальна книга. - 2002. - С. 220-223.

14. Myamlin S.V. Modeling of rail line irregularities in determination of wagon dynamic loading // Problemy eksploatacji: Kwartalnik. -Radom: Wyd. Instytutu Technologii Eksploatacji. -1999. -№3. -Р.293-301.

15. Пшинько А.Н., Мямлин С.В. Влияние схем формирования грузовых поездов на безопасность движения порожних вагонов // Вісник Східноукраїнського національного університету ім.В.Даля. - Луганськ. - 2002. -№ 6 (52). -С.113-119.

16. Мямлин С.В., Пшинько А.Н. Оптимизация параметров рессорного подвешивания рельсовых экипажей // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. В.Даля - Луганськ. -2003. - № 9 (67).-С.79-85.

17. Мямлин С.В., Чиликина Н.Г. Основные теории моделирования основания железнодорожного пути // Залізнич. транспорт України. - 2002. -№ 3. - С. 27-30.

18. Данович В.Д., Мямлин С.В., Недужая Л.А. Обзор технических решений конструкций ходовых частей некоторых типов локомотивов // Техническая механика. - 2000. - №2. - С. 111-119.

19. Данович В.Д., Коротенко М.Л., Мямлин С.В., Недужая Л.А. Математическая модель пространственных колебаний электровоза с модернизированной схемой соединения кузова с тележками // Транспорт: Межвуз. сб. науч. тр. - Дніпропетровськ: Січ. - 1999. - С. 183-190.

20. Мямлин С.В., Яловой А.И., Янгулова О.Л. Формирование коэффициента вертикальной динамики необрессоренной части грузовых вагонов // Транспорт: Зб.наук. пр. - Дніпропетровськ: ДІІТ. -2001. -Вип.9. - С. 142-146.

21. Мямлин С.В., Клименко И.В., Недужая Л.А. Влияние характеристик связи кузова и тележек электровоза на динамическую нагруженность и воздействие на путь // Транспорт. - Дніпропетровськ: ДІІТ. -1999. -Вип.4.-С.121-125.

22. Pshin'ko O., Blokhin Y., Myamlin S. Simulation of vehicle dynamic loading by means of object-oriented programming // Archives of transport. Polish academy of sciences. Committee of transport. - 2002. -Vol.14, issue 1. - Р. 67-75.

23. Blokhin Y.P., Myamlin S.V., Pshin'ko O.M. Mathematical modeling of body braces in a railway vehicle // Problemy eksploatacji: Kwartalnik. - Radom: Wyd. Instytutu Technologii Eksploatacji. -2002. -№ 1. - P. 269-276.

24. Блохин Е.П., Пшинько А.Н., Мямлин С.В. О продольных ускорениях в пассажирских поездах // Залізнич.транспорт України. - 2002. -№ 1. - С. 7-11.

25. Михайленко В.М., Мямлин С.В., Ягода Д.О. Выбор оптимального способа измерения вертикальных и горизонтальных поперечных сил взаимодействия колес и рельсов // Транспорт. - Дніпропетровськ: Наука і освіта. -2000. - № 5. -С.38-44.

26. Блохин Е.П., Мямлин С.В., Грановский Р.Б., Горобець В.Л., Глухов В.В., Гаркави Н.Я., Федоров Е.Ф. О вводе в компьютер информации от датчиков при натурных испытаниях железнодорожного подвижного состава // Вісті Академії інженерних наук України: Машинобудування. - 2002. - №4(17). - С.19-28.

27. Блохин Е.П., Грановский Р.Б., Мямлин С.В., Гаркави Н.Я., Федоров Е.Ф. Статистическая обработка результатов ходовых испытаний рельсового транспорта // Сб.науч.тр.Национального горного ун-та. -Т.2.- 2002.-№15. - С.166-175.

28. Блохин Е.П., Данович В.Д., Коротенко М.Л., Клименко И.В., Мямлин С.В., Недужая Л.А. Выбор рациональных значений жесткости связи наклонной тяги с кузовом электровоза ДЭ1 // Транспорт. - Дніпропетровськ: Нова ідеологія. -2002. -Вип.11.- С. 17-20.

29. Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір № 7305. Комп'ютерна програма “Dynamics of Rail Vehicles” (“DYNRAIL”) / Мямлін С.В.; Зареєстр. 20.03.2003.

30. Деклараційний патент 46631 Україна, МПК⁶ В61F 5/00 . Візок вантажного вагона / Лашко А.Д., Савчук О.М., Мямлін С.В., Пшінько О.М., Бабаєв А.М., Кондратюк В.В.; Дніпропетр. держ. техн.ун-т залізнич. тр-ту. -№2001106986; Заявл. 15.10.2001; Опубл.15.05.2002; Бюл. №5, 2002.

31. Патент № 25248 Україна, МПК⁶ В 61 F 3/02 . Двовісний візок вантажного вагону / Мямлін С.В.; Дніпропетр.держ.техн.ун-т залізнич.тр-ту. -№97094599; Заявл. 11.02.98; Опубл.25.12.98; Бюл. №6, 1998.

32. Мямлин С.В., Блохин Е.П., Данович В.Д., Недужая Л.А. Математическая модель для исследования динамики электровоза // Материалы Междунар. научн.-техн. конф. “Современные проблемы машиноведения”. - Гомель: ГПИ им. Сухого П.О. - 1996. - С. 99-100.

33. Blokhin E., Danovich V., Myamlin S., Litwin V. Influence of railway vehicles models degree of detail on the results of wheel wear prediction // Proc. 2nd Mini Conf. on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems. - Budapest: Techn. Univ. of Budapest. - 1996. - P. 297-303.

34. Pshin'ko O.M., Blokhin Y.P., Myamlin S.V. The influence of the length of horizontal and vertical irregularities of railway track on dynamic loading of an open wagon // Proc. of the 7th mini conference on vehicle system dynamics, identification and anomalies. - Budapest (Hungary). - 2000. -Р.247-254.

35. Myamlin S., Pshin'ko O. Modeling of rail line irregularities using estimation of their correlation functions // 14 Konf. Naukowa Pojazdy Szynowe na przelomie wiekow. - Krakow. - 2000. - P. 101-108.

36. Михайленко В.М., Мямлин С.В., Ягода Д.А. К вопросу об измерении сил взаимодействия колес и рельсов // Труды Х Междунар. конф. "Проблемы механики железнодорожного транспорта". - Дн-ск: Арт-Пресс. - 2000. -С.90-91.

37. Блохин Е.П., Коротенко М.Л., Грановский Р.Б., Мямлин С.В., Недужая Л.А. Динамика электровоза ДЭ1 // Труды VII Междунар. научно-техн. конф. "Проблемы развития рельсового транспорта". -Луганск: ВУГУ. - 1997.-С.18-19.

38. Блохін Є.П., Данович В.Д., Мямлін С.В. Динамічні ходові випробування електровозів // Праці 3 Міжнар. симпозіуму українських інженерів-механіків у Львові. - Львів: Львівська політехніка, 1997. -С.198.

39. Мямлин С.В., Недужая Л.А., Письменный Е.А., Яловой А.И. Оценка динамических качеств различных конструкций тележек грузовых вагонов // Труды III научно-технич. конф. “Подвижной состав ХХI века: идеи, требования, проекты”. - СПб: ПГУПС. - 2003. - С. 184-185.

40. Blokhin Ye.P., Pshin'ko A.N., Myamlin S.V. Spatial train oscillations and wear of the wheels // Proc. V International Scientific Conf. for Middle and Eastern European Countries. - Katowice. - 2002. - CD.

41. Blokhin Y.P., Pshin'ko O.M., Myamlin S.V. Pecularities of dynamics of empty freight wagon // Abstracts 8th mini conf.on Vehicle system dynamics, identification and anomalies. - Budapest. - 2002. - P. 11.

42. О плавности хода пассажирских вагонов на тележках разных конструкций / Блохин Е.П., Данович В.Д., Мямлин С.В. и др. // Труды научно-технич. конф. "Подвижной состав 21 века (идеи, требования, проекты)". - СПБ: ПГУПС. - 1999. -С.73.

43. Блохин Е.П., Данович В.Д., Манашкин Л.А., Мямлин С.В. К вопросу о показателях безопасности движения транспортных средств и поездов //Тез. докл. Междунар. симпозиума “Безопасность перевозочных процессов”. -Москва: МИИТ. -1995. -С.15.

44. Данович В.Д., Мямлин С.В., Литвин В.А. Применение компьютерного моделирования при анализе случаев схода в АРМ "Ревизор по безопасности" // Тез. докл. Юбилейной научно-техн. конф. "Железнодорожный транспорт сегодня и завтра".- Екатеринбург: УрГАПС. -1998. -С.256-257.

45. Blokhin Y.P., Pshin'ko O.M., Myamlin S.V. Optimization of parameters of spring suspension of the freight car three-piece bogie // Proc. 5th international conf. on railway bogies and running gears. - Budapest. - 2001. - Р. 263-271.

46. Мямлин С.В., Недужая Л.А., Письменный Е.А., Яловой А.И. Влияние параметров центрального и буксового подвешивания на динамическую нагруженность полувагона // Труды ІІ Научно-технич. конф. "Подвижной состав 21 века (идеи, требования, проекты)". - СПБ: ПГУПС. - 2001. -С.40-41.

47. Блохин Е.П., Коротенко М.Л., Грановский Р.Б., Мямлин С.В., Недужая Л.А. О динамических ходовых качествах электровоза ДЭ1 // Труды научно-технич. конф. "Подвижной состав 21 века (идеи, требования, проекты)". - СПБ: ПГУПС. -1999. -С.81.

48. Мямлин С.В., Капица М.И. Метод функциональных селекторов в задачах проектирования подвижного состава // Труды III научно-технич. конф. “Подвижной состав ХХI века: идеи, требования, проекты”. - СПб: ПГУПС. - 2003. - С. 157-158.

49. Мямлин С.В. Технико-экономическое обоснование модернизации трехэлементных тележек // Тези доп. ІІ Міжнар. наук.конф. “Проблеми економіки транспорту”. - Дніпропетровськ: РВВ ДІІТу. -2002. - С. 188-189.

АНОТАЦІЯ

Мямлін С.В. Поліпшення динамічних якостей рейкових екіпажів шляхом удосконалення характеристик ресорного підвішування. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.07 - Рухомий склад залізниць і тяга поїздів. - Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Луганськ, 2004.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливих задач, які стоять перед залізничним транспортом - підвищенню швидкості і безпеки руху, зниженню наднормативного зносу коліс і рейок за рахунок удосконалення технічних характеристик ходових частин рейкових екіпажів.

Розроблені математичні моделі просторових коливань рейкових екіпажів з використанням удосконаленої методики задавання нерівностей рейкових ниток. Запропонований математичний опис втрати контакту між колесом і рейкою.

Вперше використано метод об'єктно-орієнтованого програмування при формуванні математичних моделей рейкових екіпажів різних типів з урахуванням уніфікації математичного опису просторових коливань окремих деталей.

Виконана векторна оптимізація параметрів ресорного підвішування для різних типів рейкових екіпажів з урахуванням основних нормованих динамічних показників. Запропоновано математичний опис алгоритму вибору раціональної конструкції візків рейкових екіпажів з урахуванням часових та економічних аспектів їхнього проектування та виготовлення.

Отримані результати використані при виборі та реалізації параметрів ходових частин на АТ “Азовмаш”, ВАТ “Крюківський вагонобудівний завод”, АТ “Дніпровагонмаш”, НВО “ДЕВЗ”.

Ключові слова: рейковий екіпаж, ресорне підвішування, динамічні якості, об'єктно-орієнтоване програмування, оптимізація.

Мямлин С.В. Улучшение динамических качеств рельсовых экипажей путем усовершенствования характеристик рессорного подвешивания. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов. - Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля Министерства образования и науки Украины, Луганск, 2004.

Диссертационная работа посвящена решению важнейших задач, стоящих перед железнодорожным транспортом - повышению скорости и безопасности движения, снижению сверхнормативного износа колес и рельсов за счет усовершенствования технических характеристик ходовых частей рельсовых экипажей.

Произведен анализ существующих технических решений ходовых частей рельсовых экипажей и выполнена их классификация по характерным признакам.

Разработаны математические модели пространственных колебаний рельсовых экипажей, программное обеспечение и выбраны эффективные методы интегрирования, которые учитывают возможность внесения конструктивных изменений и вариацию параметров.

Предложены уточненные математические модели, описывающие пространственные колебания вагонов и локомотивов при их движении по произвольным участкам рельсовой колеи с учетом взаимодействия с инерционным, упруго-диссипативным железнодорожным путем.

Выполнена оценка существующих возмущений, действующих на рельсовые экипажи со стороны пути и разработана методика введения возмущений в математическую модель рельсового экипажа. Предложена усовершенствованная методика задания неровностей рельсовых нитей при моделировании пространственных колебаний рельсовых экипажей, которая способствует максимальному приближению результатов теоретических исследований к результатам эксперимента. Выполнено математическое описание потери контакта между колесом и рельсом.

Впервые использован метод объектно-ориентированного программирования при формировании математических моделей рельсовых экипажей различных типов с учетом унификации математического описания пространственных колебаний отдельных деталей. Использование объектно-ориентированного программирования при моделировании пространственных колебаний рельсовых экипажей позволяет расширить возможности теоретических исследований и более точно выбирать рациональные параметры не только рессорного подвешивания, но и определять необходимые типы и параметры связей между элементами ходовых частей рельсовых экипажей.

Проведены многочисленные экспериментальные исследования различных типов рельсовых экипажей с определением их динамической нагруженности и допускаемых скоростей движения.

Произведена апробация и проверка достоверности результатов математического моделирования динамики рельсовых экипажей путем сравнения с результатами экспериментов, которое подтвердило их хорошую согласованность.

Выполнены теоретические исследования по определению параметров рельсовых экипажей и пути, существенно влияющих на динамическую нагруженность рельсовых экипажей. Получен вывод о том, что параметры рессорного подвешивания являются определяющими.

Выполнена векторная оптимизация параметров рессорного подвешивания для различных типов рельсовых экипажей с учетом основных нормируемых динамических показателей.

Предложено математическое описание алгоритма выбора рациональной конструкции тележек рельсовых экипажей с учетом временных и экономических аспектов по их проектированию и изготовлению.

Усовершенствована методика оценки экономической эффективности улучшения параметров рессорного подвешивания рельсовых экипажей различных типов.

Полученные результаты использованы вагоностроительными и электровозостроительными заводами при выборе и реализации параметров ходовых частей на АО “Азовмаш”, ОАО “Крюковский вагоностроительный завод”, АО “Днепровагонмаш”, НПО “ДЭВЗ”.

Разработанная математическая модель и программный комплекс по изучению динамической нагруженности рельсовых экипажей используются в Днепропетровском национальном университете железнодорожного транспорта имени академика В.Лазаряна.

Ключевые слова: рельсовый экипаж, рессорное подвешивание, динамические качества, объектно-ориентированное программирование, оптимизация.

Myamlin S. V. Improvement of dynamic qualities of rail vehicles by means of modernization characteristics of running gears. Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the Doctor of Technical Sciences in a specialty 05.22.07 - Railway rolling stock and traction of trains. - The East-Ukrainian National University named after Volodymyr Dal', Lugans'k, 2004.

The thesis is devoted to solution of the most important problems that challenge the railway transport - to increase the motion speed, to improve the traffic safety, and to decrease the extra-normative wear of rail and wheels due to improving the technical characteristics of running gears of rail vehicles.

Mathematical models of spatial vibrations of rail vehicles have been developed with use of an improved procedure of specifying the irregularities of rail lines. The mathematical description of a loss of the wheel/rail contact has been suggested.

A method of object-oriented programming in development of mathematical models of rail vehicles of different types has been used for the first time taking into consideration the unification of mathematical description of spatial vibrations of separate parts.

A procedure of vector optimization of spring suspension parameters for various types of rail vehicles taking into account the basic dynamic characteristics has been performed. The mathematical description of choosing the rational design of a rail vehicle bogie has been suggested.

The results obtained have been used in choosing and realizing the parameters of running gears at the following enterprises: JSC “Azovmash”, Open JSC “Kryukivs'ky Car-Building Plant”, JSC “Dnieprovagonmash” and Research&Production Company “DEVZ”.

Keywords: rail vehicle, spring suspension, dynamic qualities, object-oriented programming, optimization.

Размещено на Allbest.ru