авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

Разработка экипажной части скоростного пассажирского электровоза с асинхронным тяговым приводом

-- [ Страница 3 ] --

Примечание: жирным шрифтом выделен показатель, имеющий преимущество

В результате исследования взаимодействия экипажных частей 30–30 и 20–20–20 и пути было установлено, что электровоз с осевой формулой 20–20–20 по большинству критериев взаимодействия экипажной части и пути и по взаимодействию внутри экипажной части ведет себя существенно лучше, чем электровоз с осевой формулой 30–30.

Пятая глава посвящена сравнению результатов испытаний электровоза ЭП20, экипажная часть которого создана на основании предложений диссертационной работы, с наиболее близким ему по конструкции прототипом – электровозом ЭП10 с АТП который имеет, как и ЭП20, осевую формулу экипажной части 20–20–20. Оба электровоза двух системные, с АТП имеют одинаковое распределение масс между кузовом с оборудованием и тележками.

На основании полученных данных моделирования взаимодействия экипажной части и пути выполнен анализ показателей динамики, воздействия на путь, удельных показателей износа в зонах контакта колес и рельсов и выбор осевой формулы экипажной части скоростного пассажирского электровоза с АТП. Это позволило исключить стадию разработки, изготовления и испытания макета, как это было на электровозе ЭП10.

Сравнение результатов испытаний показало, что электровоз ЭП20 имеет лучшие показатели динамики и воздействия на путь, чем электровоз ЭП10 и удовлетворяет требованиям по воздействию на путь до скорости 220 км/ч. На рисунке 8 показаны рамные силы, а на рисунке 9 – боковые силы в прямом участке пути. Испытания проводились до скорости 160 км/ч на испытательном полигоне ОАО «ВНИИЖТ» в г. Белореченск, до скорости 220 км/ч на Октябрьской железной дороге.

Сравнение результатов моделирования с результатами испытаний показало, что они имеют хорошую сходимость. Некоторые из них показаны на рисунках 10 и 11.

 Рис.8- Рамные силы в прямой  Боковые-14

Рис.8- Рамные силы в прямой Рис.9 – Боковые силы в прямой

Выполнена оценка стабильности движения колесных пар в соответствии с европейскими нормами EN 14653 «Testing for the acceptance of running characteristics of railway vehicles». Исходными данными для оценки поведения колесных пар приняты значения измеренных горизонтальных ускорений, замеренных на рамах тележек акселерометрами во время испытаний электровоза ЭП20-001 на испытательном полигоне ОАО «ВНИИЖТ» в г. Белореченск со скоростями движения 60…160 км/ч и электровоза ЭП20-002 на Октябрьской железной дороге на участке С.Петербург – Бологое со скоростями движения 160…220 км/ч.

Российские нормативные документы не нормируют величины вертикальных и горизонтальных ускорений тележек. В соответствии с нормами EN 14653 допускаемое значение поперечных ускорений тележки (в м/с2) в диапазоне частот 0–10 Гц рассчитывается по формуле:

;

где MТ – масса тележки в тоннах.

Масса крайних тележек и средней тележки электровоза ЭП20 приблизительно равна 17 т. Подставляя значение массы тележки в формулу, получаем, что допускаемое значение поперечных ускорений тележек для электровоза ЭП20 составляет не более 0,86g (8,6 м/с2). Наибольшее замеренное ускорение на раме средней тележки равно 3,77 м/с2, что значительно ниже нормативного значения. Таким образом, была обоснована устойчивость движения колесных пар.

 Рамные силы в прямой -17

Рис.10 - Рамные силы в прямой Рис.11 – Боковые силы в прямой

Шестая глава посвящена оценке усталостной прочности рамы тележки.

В связи с тем, что рама тележки, имеющая новую конструкцию, подвергается сложному силовому воздействию, для нее были проведены исследования по обеспечению нормативной прочности.

Необходимость проведения исследовательских работ по раме двухосной тележки обусловлена также тем, что эта рама имеет прогнутые боковины, которые необходимы для того, чтобы понизить уровень пола и центр тяжести кузова с оборудованием, а также увеличить объем в кузове для размещения оборудования, объем которого значительно увеличивается при применении АТП. Прогнутые боковины имеют дополнительные концентраторы напряжений в местах перегибов.

Исследование напряженно-деформированного состояния (НДС) рамы тележки выполнялось на конечно-элементной модели, состоящей из объемных конечных элементов. Для выполнения работы применен программный комплекс ANSYS.

Для получения более реальной картины нагружения в модель были включены буксовые пружины. В качестве нагружающих сил применены силы, действующих на раму тележки со стороны кузова и колесных пар вычисленные в результате моделирования движения экипажной части в прямых и кривых участках пути. НДС рамы тележки в одном из эксплуатационных режимов показано на рис.12.

ООО «ПК «НЭВЗ» изготовил опытный образец рамы тележки и передал в ОАО «ВНИКТИ» для испытаний на прочность. Испытания с целью оценки усталостной прочности рамы тележки проводились на стенде СТ-211М (рис.13).

Рис.12- НДС рамы тележки Рис.13 – Внешний вид стенда СТ211М

Результаты расчета методом конечных элементов и результаты испытаний на стенде имеют хорошую сходимость.

После этого во время проведения динамико-прочностных испытаний (ДПИ) электровоза ЭП20 также была выполнена оценка усталостной прочности рамы тележки, которая подтвердила правильность предыдущих оценок (расчетной и по испытаниям на стенде), показав хорошую сходимость результатов.

В таблице 4 приведены минимальные значения коэффициента запаса сопротивления усталости n, полученного расчетным способом и в результате стендовых и ДПИ испытаний.

Таблица 4 – Коэффициент запаса сопротивления усталости n

Наименование элементов рамы n
Расчет Стенд ДПИ
Нижний пояс боковины в зоне буксовых кронштейнов 2,12 2,02 2,1

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

По результатам выполненных исследований можно сформулировать следующие выводы:

  1. Предложенные в работе конструктивные решения экипажной части, обоснованные компьютерным моделированием с применением программного комплекса «Универсальный Механизм», позволили создать скоростной пассажирский электровоз ЭП20 с АТП, удовлетворяющий с запасом требованиям по воздействию на путь до 220 км/ч, минуя стадию изготовления и испытания натурного макета. Концептуальные решения ходовой части защищены пятью патентами РФ.
  2. Разработанные компьютерные модели экипажных частей с осевыми формулами 20–20–20 и 30–30 позволили исследовать движение локомотива в прямых и кривых участках пути на стадии проектирования. Выполненная структурная оптимизация позволила установить, что по совокупности критериев экипажная часть 20–20–20 является лучшим конструктивным решением.
  3. Сравнение результатов моделирования и результатов ходовых испытаний электровоза ЭП20 показало, что они имеют хорошую сходимость. Принятые конструктивные решения экипажной части скоростного электровоза с АТП позволили уменьшить воздействие электровоза на путь по сравнению с его ближайшим прототипом – электровозом ЭП10.
  4. При помощи эксперимента обоснована устойчивость движения колесных пар электровоза при высоких скоростях движения.
  5. Выполненные при помощи конечно-элементной модели рамы тележки, исследования ее напряженно-деформированного состояния и оценка усталостной прочности позволили обеспечить нормируемые величины коэффициента запаса сопротивления усталости для элементов рамы тележки.
  6. Сравнение результатов расчета коэффициентов запаса сопротивления усталости для рамы тележки, полученные при помощи компьютерного исследования, с результатами испытаний на стенде и результатами динамико-прочностных испытаний показало их хорошую сходимость.
  7. Предложенные в работе конструктивные решения экипажной части, позволили увеличить межремонтные пробеги электровоза ЭП20 по сравнению с электровозом ЭП10. Интервал между ТО увеличен с 3 тыс. км (48 часов) до 15 тыс. км пробега, текущий ремонт (ТР) увеличен с 20 тыс. км до 100 тыс. км пробега, средний ремонт с 600 тыс. км до 1000 тыс. км пробега, а капитальный ремонт с 1200 тыс. км до 3000 тыс. км пробега.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Андрющенко, А.А. Ходовая часть электровозов / А.А. Андрющенко, М.И. Школьный // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. – Новочеркасск: ОАО «Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения (далее – ОАО “ВЭлНИИ”). – 2008, №2(56). – С. 189-197.

2. Андрющенко, А.А. О выборе ходовой части скоростного пассажирского электровоза // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. – Новочеркасск: ОАО “ВЭлНИИ”. – 2009, №2(58). – С.213-218.

3. Андрющенко, А.А. Определение параметров системы пассивной безопасности // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. – Новочеркасск: ОАО “ВЭлНИИ”. – 2010, №1(59). – С. 190-196.

4. Андрющенко, А.А. Исследование особенностей применения асинхронного тягового привода и обоснование параметров ходовой части пассажирского электровоза с конструкционной скоростью 200 км/ч // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. – Новочеркасск: ОАО “ВЭлНИИ”. – 2011, №1(61). – С.66-81.

5. Андрющенко, А.А. О выборе моторно-осевых подшипников качения для грузовых электровозов с опорно-осевым подвешиванием тяговых двигателей / А.А. Андрющенко, М.И. Школьный // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. – Новочеркасск: ОАО “ВЭлНИИ”. – 2010, №2(60). – С. 101-113.

6. Андрющенко, А.А. Исследование напряженно-деформированного состояния рамы тележки пассажирского электровоза с конструкционной скоростью 200 км/ч / А.А. Андрющенко, М.Н. Шутова, М.И. Школьный // Вестник Всероссийского научно- исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. – Новочеркасск: ОАО “ВЭлНИИ” – 2011, №2(62). – С.104-113.

7. Андрющенко, А.А. Исследование прочности рамы тележки электровоза ЭП20 по результатам расчетов и стендовых испытаний опытного образца / А.А. Андрющенко, Э.С. Оганьян, Г.И. Михайлов, В.Г. Шевченко, М.И. Школьный // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. – Новочеркасск: ОАО “ВЭлНИИ”. – 2012, №1(63). – С.32-113.

Патенты

8. Пат. 2 423 259 Российская Федерация, МПК В61С 9/48. Тележка рельсового транспортного средства / А.А. Андрющенко, В.Л. Либерман, Н.И. Манохин, Ю.А. Орлов, М.И. Школьный – № 2009146409/11; заявл. 14.12.2009; опубл. 10.07.2011, Бюл. № 19.

9. Пат. 2 438 897 Российская Федерация, МПК B61C 9/48, B61F 3/02, B61F 5/00.    Тележка рельсового транспортного средства (варианты) / А.А. Андрющенко, В.Л. Либерман, Н.И. Манохин, Ю.А. Орлов, М.И. Школьный. – № 2010113109/11; заявл. 05.04.2010; опубл. 10.01.2012, Бюл. № 1.

10. Пат. 2 432 277 Российская Федерация, МПК B61C 9/48, B61F 3/06, B61F 5/00.    Трехосная тележка рельсового транспортного средства / А.А. Андрющенко, Н.В. Кучеренко, Ю.А Орлов., М.И. Школьный. – № 2010113108/11; заявл. 05.04.2010; опубл. 27.10.2011, Бюл. № 30.

11. Пат. 2 364 537 Российская Федерация, МПК B61F 5/02. Шарнирный узел штанговой продольной связи тележки с кузовом локомотива / А.А. Андрющенко, Е.Д. Белогорский, А.И. Кравченко, Р.И. Федоренко – № 2007149395/11; заявл. 26.12.2007; опубл. 20.08.2009, Бюл. №23.

12. Пат. 2 328 396 Российская Федерация, МПК B61F 5/14. Система опор кузова на тележку железнодорожного транспортного средства / А.А. Андрющенко, Е.Д. Белогорский, А.И. Кравченко, Р.И. Федоренко – № 2006140969/11, заявл. 20.11.2006; опубл. 10.07.2008, Бюл. №19.

Публикации в других изданиях

13. Андрющенко, А.А. Создание цельнонесущего кузова электровоза ЭП10 / III Международная научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития электроподвижного состава». – Новочеркасск: ВЭлНИИ. – 27-29 июня 2000. – С.123 – 124.

14. Андрющенко, А.А. Анализ сходимости результатов расчета и эксперимента при решении задач прочности / А.А. Андрющенко, М.Н. Шутова // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт–2008». Часть 3. – Ростов н/Д: РГУПС. – 2008. – С.57-59.

15. Андрющенко, А.А. Оптимизация несущих кузовов электровозов // Инновации, перспективы развития локомотиво- и вагоностроения России: сборник трудов молодых ученых, докторантов и аспирантов. – Ростов н/Д: РГУПС. – 2008. – С.24 – 27.

16. Андрющенко, А.А. Моделирование движения скоростного шестиосного пассажирского электровоза / А.А. Андрющенко, В.А. Симонов // Материалы Международной научно-практической конференции «Наука и производство – 2009». Часть I. – Брянск: БГТУ. – 19-20 марта 2009. – С.267-266.

17. Андрющенко, А.А. Особенности конструкции ходовой части современных грузовых электровозов // Материалы VI Всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы Сибири». Часть I. – Новосибирск: СГУПС. – 21-23 апреля 2009. – С.28-30.

18. Андрющенко, А.А. Особенности решения задач усталостной прочности при помощи конечных элементов / А.А. Андрющенко, М.Н. Шутова // Материалы VI Всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы Сибири». Часть I. – Новосибирск: СГУПС. – 21-23 апреля 2009. – С.31-32.

19. Андрющенко, А.А. О выборе осевой формулы ходовой части скоростного шестиосного пассажирского электровоза // Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт–2009». Часть 3. – Ростов н/Д: РГУПС. – 2009. – С.191-192.

20. Андрющенко, А.А. Исследование влияния кривизны боковины рамы тележки на её прочность / А.А. Андрющенко, М.Н. Шутова // Труды международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития транспортного комплекса: образование, наука, производство». – Ростов н/Д: РГУПС. – 2009. – С.10-11.

21. Андрющенко, А.А. О выборе осевой формулы скоростного пассажирского электровоза / А.А. Андрющенко, А.А. Зарифьян / Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт - 2010». Часть 3. – Ростов н/Д: РГУПС. – 2010. – С. 183-185.

22. Андрющенко, А.А. Проблемы создания механической части электровозов с асинхронным тяговым приводом / А.А. Андрющенко, А.А. Зарифьян / Труды Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт - 2010». Часть 3. – Ростов н/Д: РГУПС. – 2010. – С. 186-187.

23. Андрющенко, А.А. Особенности конструкции и результаты исследования напряженно-деформированного состояния рам тележек электровозов нового поколения с асинхронным тяговым приводом / А.А. Андрющенко, М.Н. Шутова / Вестник Института тяги и подвижного состава. Выпуск 7. – Хабаровск: ДВГУПС. – 2010. – С.9-12.

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве:

[1, 5 – 7, 14, 16, 18, 20, 22, 23] – постановка задач исследований, разработка моделей и алгоритмов реализации; [16, 21, 23] – проведение расчетов и обобщение полученных результатов; [8 – 12, 17] –идеи технических решений.

Андрющенко Андрей Александрович

РАЗРАБОТКА ЭКИПАЖНОЙ ЧАСТИ
СКОРОСТНЫХ ПАССАЖИРСКИХ ЭЛЕКТРОВОЗОВ
С АСИНХРОННЫМ ТЯГОВЫМ ПРИВОДОМ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Подписано к печати 06.09.2013. Формат 6084/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л..

Уч.- изд. л.. Тираж 100 экз. Заказ №

Ростовский государственный университет путей сообщения.

Ризография ФГБОУ ВПО РГУПС.

Адрес университета: 344038, г. Ростов н/Д, пл. им. Ростовского Стрелкового
Полка Народного Ополчения, 2.



Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.