Введение к работе
Актуальность темы и формулировка проблемы
Железнодоролсный транспорт России выполняет важнейшую государственную задачу, обеспечивая крупномасштабные перевозки пассажиров и народнохозяйственных грузов. Федеральные программы развития промыш-ленно-производственного потенциала России предусматривают тенденцию роста грузооборота, обновление и расширение парка подвижного состава. С 2006 г. планируется ежегодно вводить в эксплуатацию до 4000 локомотивов и 40 тысяч вагонов. Возрастает интерес к увеличению скоростей движения и к высокоскоростному транспорту.
Повышение интенсивности работы железнодорожного транспорта сопровождается ростом уровня сил динамического взаимодействия подвижного состава и пути. При этом задачей первостепенной важности является обеспечение безопасности движения. Указанные обстоятельства предопределяют развитие системного подхода, особенностью которого является анализ вибрационного состояния сложного объекта (локомотива и вагона), находящегося во взаимодействии с путевой средой, и включающего работающее оборудование.
Представление о комплексном характере проблемы дают три уровня задач оценки вибрационного состояния:
силовое взаимодействие подвижного состава и пути;
взаимодействие работающего оборудования в составе многосвязного объекта;
поиск способов снижения эффекта от вибрационного воздействия при защите оборудования, приборов и человека-оператора.
В связи с этим большое значение приобретают вопросы, связанные с управлением вибрационным состоянием объекта, разработкой эффективных средств и методов виброизоляции. Исследования последних лет показали, что достаточно перспективным направлением в этом плане являются пневматические элементы различного назначения.
Создание системного подхода к оценке вибрационного состояния объекта, учитывающего распределенность его параметров, возможность активного управления, использования методов синтеза в обеспечении конструктивно-технических решений является актуальным и современным направлением исследований.
Цель работы
Целью исследования является повышение виброзащищенности подвижного состава путем разработки системного метода управления его вибрационным состоянием, обусловленным работающим оборудованием и взаимодействием с рельсовым основанием.
Методы исследования
В теоретических исследованиях использовались методы теории автоматического управления, теоретической механики, строительной механики, теории колебаний, динамики и прочности машин, математического моделирования динамических процессов. Экспериментальные'исследования базировались на основных положениях теории физического подобия с учетом метода размерностей, теории математической статистики и планирования эксперимента.
Научная новизна работы
Разработана концепция реализации системного подхода к анализу и оценке вибрационного состояния подвижного состава как сложного объекта виброзащиты.
Предложены на основе оригинальных конструктивно-технических решений методы синтеза управляемых пневматических систем. Получили развитие методы физического и математического моделирования вибрационного состояния объектов, имеющих в своей структуре пневматические (пассивные и активные) устройства. Разработаны подходы, обеспечивающие возможность учета распределенных свойств объекта защиты.
Создано математическое обеспечение для задач пространственной виброизоляции объектов, опирающихся на пневматические опоры. Предложены научно-методическое обоснование, математическое, алгоритмическое и программное обеспечения для задач проектирования, синтеза и расчета специализированных систем виброзащиты в приложении к подвижному составу.
Практическая значимость работы
Разработаны методы физического и математического моделирования, используемые для задач проектирования, расчета и синтеза пневматических систем виброзащиты.
Создано научно-методическое обоснование инженерного решения защиты подвижного состава и его агрегатов от вибрационного воздействия.
Предложены перспективные конструктивно-технические разработки с использованием управляемых пневматических систем, обеспечивающие безопасность движения при повышенных скоростях.
Результаты исследований, рекомендации и предложения были внедрены в практику эксплуатации подвижного состава на Восточно-Сибирской железной дороге, а также включены в планы дальнейших исследований Сибирского отделения Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта.
Достоверность результатов исследования
Достоверность результатов подтверждается сравнением теоретических и экспериментальных данных, полученных на натурных опытных установках, а также при проведении экспериментов на действующем подвижном составе на Красноярской и Восточно-Сибирской железных дорогах.
Апробация работы
Основные результаты работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на международных и научно-технических конференциях в России и за рубежом - ОмГУПС (Омск, 1983 - 1985, 1996 - 1998 гг.), ИрИИТ (Иркутск, 1986 - 1999 гг.), АлИИТ (Алма-Ата, 1984 г.), на отраслевой научно-технической конференции РГУПСа (Ростов-на-Дону, 1998 г.), научно-практических конференциях «Ресурсосберегающие технологии на предприятиях Восточно-Сибирской железной дороги» (Иркутск, 1999 г.), международной выставке «Транссиб-99» (СГУПС, 1999 г.), совещаниях-семинарах Бурятского государственного университета (Улан-Удэ, 1996 - 1997 гг.), Уральского отделения ВНИИЖТа (Свердловск, 1985 г.), на второй международной конференции «Актуальные проблемы фундаментальных наук», (Москва, 1994 г.), Азиатско-тихоокеанской конференции по вибрации (Сингапур, 1999 г.), международной конференции ассоциации тяжеловесного движения «Проблемы взаимодействия колеса и рельса» (Москва, 1999 г.).
Обсуждение основных положений работы и результатов исследований состоялось на совместном заседании ведущих и выпускающих кафедр Иркутского института инженеров железнодорожного транспорта, заседании кафедры «Локомотивостроение» Харьковского политехнического института, заседании технического совета Управления Восточно-Сибирской железной дороги, на постоянно действующем семинаре «Надежность, система технического обслуживания и ремонта, диагностирование технических средств
железнодорожного транспорта и повышение их эффективности» Омского государственного университета путей сообщения (Омск, 12 мая 2000 г.).
Публикации
Основное содержание диссертационной работы представлено в монографии и 28 научных статьях, тезисах докладов и. отчетах по научно-исследовательским работам.
Структура її объем диссертации
Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения с выводами, содержит 287 страниц текста, 90 рисунков, 18 таблиц и библиографический список, включающий в себя 269 источников.
