Введение к работе
Актуальность работы. Подъем промышленного производства и связанные с ним рост объема перевозок требуют постоянного совершенствования работы всех отраслей железнодорожного транспорта, в том числе вагонного парка, который должен пополнятся современными вагонами с улучшенными техническими и экономическими характеристиками, повышенной надежностью. Только в этом случае возможно дальнейшее увеличение пропускной и провозной способности железных дорог на грузонапряженных направлениях, сокращение времени оборота вагонов и повышения скоростей движения поездов, а так же содержание рабочего парка в исправном техническом состоянии.
Важной особенностью новых грузовых вагонов является применение тележек, допускающих скорость движения поездов до 120 км/ч, а также обеспечивающих безопасность движения и сохранность перевозимых грузов. Диссертационная работа посвящена поиску рациональных параметров тележки с применением новой схемы рессорного подвешивания улучшающей динамические качества специализированных длиннобазных грузовых вагонов.
Возможность применения новой конструкции тележки для специализированных длиннобазных грузовых вагонов (крытый вагон для перевозки легковых автомобилей и платформа для перевозки крупнотоннажных контейнеров) представляет собой важную задачу. Она актуальна с учетом перспективных требований к повышению скоростей и безопасности движения, а также сохранности перевозимых грузов.
Цели и задачи работы. Цель диссертационной работы - определение путей улучшения динамических качеств длиннобазных грузовых вагонов за счет применения конструкции тележки с новой схемой рессорного подвешивания с раздельным гашением вертикальных и горизонтальных колебаний. В связи с этим были поставлены и решены следующие научно-исследовательские задачи:
-проведен анализ конструктивных решений по созданию двухосных
тележек и специализированных длиннобазных вагонов;
-проведен анализ программных комплексов, применяемых в задачах
компьютерного моделирования динамики подвижного состава,
взаимодействия колес с рельсом;
-для оценки динамических качеств разработаны уточненные
компьютерные модели, описывающие движение длиннобазных вагонов
на типовых и опытных тележках в прямых и криволинейных участках
железнодорожного пути;
-проведена идентификация параметров математической модели связей
между элементами опытной тележки и оценена их адекватность на
основе экспериментальных и расчетных данных;
-проведен сравнительный анализ компьютерного моделирования
движения длиннобазных вагонов с экспериментальными данными,
полученными при комплексных динамических испытаниях на скоростном полигоне ВНИИЖТа Белореченская - Майкоп; -проведены комплексные многовариантные расчеты динамических качеств длиннобазных вагонов с целью выбора рациональных параметров элементов рессорного подвешивания, диагональных и поводковых связей опытной тележки с учетом воздействия реальных неровностей железнодорожного пути;
-проведены экспериментальные исследования по определению параметров упруго-диссипативных связей рессорного подвешивания опытной тележки на основе твердых эластомерных амортизаторов; -проведены сравнительные расчеты динамических характеристик длиннобазных вагонов на типовых и опытных тележках в прямых и криволинейных участках с учетом допустимых неровностей железнодорожного пути. Научная новизна работы. Предложены уточненные математические модели, которые в отличие от известных моделей, описывают движение длиннобазных грузовых вагонов на опытных тележках, имеющих рессорное подвешивание с раздельным гашением вертикальных и горизонтальных колебаний, диагональные связи и продольные поводки. Кроме того, эти модели позволяют:
-осуществлять подбор рациональных геометрических, инерционных, жесткостных и демпфирующих характеристик элементов вагона в целом и тележки в частности.
-проводить широкие исследования динамических характеристик при движении в прямых и криволинейных участках пути с учетом воздействия неровностей рельсовых нитей;
-оценивать влияние отклонений в размерах деталей и узлов, отказов отдельных элементов ходовых частей, а также отклонений технического состояния рельсовой колеи в прямых и криволинейных участках на динамические качества вагона; Практическая ценность работы заключается в следующем:
получены зависимости показателей динамических качеств длиннобазных вагонов с типовыми и опытными тележками от скорости движения в прямых и криволинейных участках пути;
- определены пути улучшения динамических качеств длиннобазных
грузовых вагонов за счет применения тележки с принципиально новой
схемой рессорного подвешивания, имеющего раздельное гашение
вертикальных и горизонтальных колебаний и специальные устройства -
диагональные связи и продольные поводки;
получены значения рациональных параметров рессорного подвешивания и специальных устройств опытной тележки для специализированных длиннобазных вагонов;
- дана сравнительная оценка динамических качеств длиннобазных
грузовых вагонов на типовых и опытных тележках в прямых и
криволинейных участках с учетом воздействия реальных неровностей железнодорожного пути. Достоверность разработанных в диссертации компьютерных моделей, описывающих движение длиннобазных грузовых вагонов с типовыми и опытными тележками, подтверждена удовлетворительной сходимостью расчетных данных с результатами экспериментальных исследований, полученных при натурных статических и динамических испытаниях, проведенных с участием автора.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на:
IX-KXI Международной научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» МИИТ, 2008 -К2010 гг., г. Москва; -VI Международной научно-технической конференции «Подвижной состав XXI века: идеи, требования, проекты» - ПГУПС, 2009 г., г.Санкт-Петербург;
-Научно-техническом семинаре «Компьютерное моделирование в железнодорожном транспорте: вопросы динамики, прочности и износа».
- БГТУ, 2009 г., г. Брянск;
-Научно-практической конференции НЕДЕЛЯ НАУКИ-2010 «Наука МИИТа - ТРАНСПОРТУ».- МИИТ, 2010 г., г. Москва;
- научно-техническом семинаре и заседаниях кафедры «Вагоны и
вагонное хозяйство» МИИТа в 2008-2010 гг., г. Москва;
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и 3 -х приложений.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе две работы входят в перечень изданий, рекомендованных ВАК России.
Автор сердечно благодарит профессоров П.С. Анисимова, В.Н. Котуранова, В.Н. Филиппова, Д.Ю. Погорелова за ценные научные консультации при подготовке работы.
