Введение к работе
. Актуальность исследования. В соответствии с программой ОАО «РЖД»
«Создания и освоения производства новых локомотивов в 2004-2010 г.г.» необходимо производить локомотивы российского производства с улучшенными потребительскими качествами, обеспечивающими конкурентоспособность российского транспортного машиностроения и железнодорожных грузовых и пассажирских перевозок, снижение себестоимости перевозок за счет совершенствования системы эксплуатации и ремонта подвижного состава.
В последние годы на железных дорогах России отмечен интенсивный физический и технологический износ бандажей колес подвижного состава. Фактический ресурс бандажей колесных пар локомотивов, до настоящего времени не превышает 50 % плановых 800-900 тыс. км пробега. Из-за этого неэффективно расходуется ежегодно более 60000 тонн дорогостоящей бандажной стали, на восполнение которой расходуется более 1,5 млрд рублей. Потери энергоресурсов от трения гребней колес эксперты оценивают в 20 % их общего расхода на тягу. Сопротивление движению при этом возрастает на 10-15 %, а коэффициент сцепления локомотива снижается до 0,12 и менее.
Необходимо отметить, что за последние 10 лет на сети ж.д. России повсеместно внедрялось гребне и рельсосмазывание, упрочнение гребней. Эти мероприятия позволили несколько сгладить остроту вопроса, однако интенсивность износа гребней колес снизить не удалось. Так, по данным формы отчета ТО-3, обточки локомотивных колесных пар по износу гребня (И1) и остроконечному накату (И5) в сумме по всем железным дорогам России составляли: в 1999 г.— 124557 (71,8 %), общего числа обточек, в 2000 Г.-133054 (73%).
Безопасность движения, вопросы ресурсо- и энергосбережения, трудозатраты по переточке колес, необходимость содержания дополнитель-
1 ('ОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ | БИБЛИОТЕКА 1
I III*
ных локомотивов в парке приобрели особую остроту. В связи с этим совершенствование и разработка организационно-технологических и конструктивных мероприятий, направленных на снижение интенсивности износа гребней колес и уменьшение эксплуатационных затрат, является важнейшей отраслевой и народнохозяйственной задачей.
Тема диссертации входит в перечень актуальных проблем научно-технического развития железнодорожного транспорта (Постановление коллегии МПС России № 16 от 16 августа 2000 г.).
Целью работы является совершенствование динамических качеств экипажей локомотивов за счет улучшения параметров амортизации буксовых связи.
Для достижения поставленных целей в работе решаются следующие задачи:
выбор и обоснование кинематической схемы рессорного подвешивания с шарнирно-рычажным механизмом (ШРМ) буксовой связи;
составлена математическая модель динамических свойств экипажей локомотивов с ШРМ буксовой связи;
выполнена качественная и количественная оценка динамических свойств экипажей локомотивов в разных плоскостях действия амортизационных связей;
произведен сравнительный анализ эффективности работы экипажей локомотивов и оценка технико-экономических показателей практического использования результатов исследования.
Объектом исследования является шарнирно-рычажный механизм буксовой связи тепловоза, как связующее звено между колесно-моторным блоком и рамой тележки.
Общая методика исследований. Использован комплексный подход к решению поставленных задач. Применены современные методы планиро-
вания и анализа экспериментов; статистике-вероятностные методы обработки результатов лабораторных и опытных исследований; математическое моделирование характера взаимодействия локомотива с ШРМ буксовой связи с железнодорожным путем.
Динамический анализ выполнен численными методами с применением ЭВМ. Экспериментальные исследования характеристик ШРМ буксовой связи локомотивов проводились на Свердловской железной дороге с участием кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство ПГУПС. Научная новизна работы:
-
На основе теории движения рельсовых экипажей разработана математическая модель поведения ходовых частей локомотивов с ШРМ буксовой связи в прямых участках пути;
-
Предложен алгоритм решения задачи исследования динамических свойств экипажей локомотивов с ШРМ буксовой связи;
-
Разработана методика расчета и аналитического конструирования элементов экипажей локомотивов с ШРМ буксовой связи.
Практическая ценность и реализация результатов работы.
-
Алгоритм, построенный на основе разработанной математической модели поведения экипажей с ШРМ буксовой связи реализован в виде отдельного модуля и встроен в программный комплекс исследования динамики движения локомотива.
-
Методика расчета и динамического конструирования элементов экипажей с ШРМ буксовой связи дает возможность ускорить процесс создания локомотивов с улучшенными динамическими свойствами, и на стадии проектирования осуществить анализ конкурентно-способных вариантов.
-
Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» ПГУПС при подготовке специалистов же-
лезнодорожного транспорта и повышении квалификации руководящих работников ОАО «РЖД».
Достоверность полученных результатов и выводов подтверждается проверкой согласованности теоретических исследований с результатами ходовых испытаний. Максимальное расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований не составило более +9 %
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и получили одобрение на: межвузовских научно-технических конференциях, конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Шаг в будущее» в 2001 — 2004 годах и юбилейной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения д.т.н, проф. Гаккель ЕЛ. «Новое в конструкции и обслуживании локомотивов», втором международном симпозиуме Eltrans 2003 и на расширенных заседаниях кафедры «Локомотивы и локомотивное хозяйство» ПГУПС.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из вводной части, где изложена общая характеристика работы, шести глав основного текста с выводами, приложениями, заключения и списка литературы из 119 наименований.
Объем работы составляет 100 страниц основного текста, включая 16 рисунков, 2 таблицы 4 приложения.
