Введение к работе
Актуальность темы. Современный этап развития экономики России характеризуется проникновенней на внутренний рынок страны лродухщні ведущих зарубккных фирм. ' Для . обеспечения конкурентоспособности отечественного подвижного состава необходимо резко повысить требования к динамическим, прочностным н эксплуатационным характеристикам вновь создаваемых образцов техники.
При создании многоосного и высокоскоростного подвижного состава возникает проблема сшпгения интенсивности низкочастотных нзгибных колебаний кузова, повышающих динамическую нагружешіссть металлоконструкции, оказывающих отрицательное воздействие па оборудование, снижающих уровень комфорта пассажиров и производительность обслуживающего персонала. . Для уменьшения негативного влияния ' этих колебаний основным техническим мероприятием является выбор рациональных параметром рельсового экипажа, а в качестве вспомогательных -создание индивидуальных систем впбролзоляшш п динамическое гашение нзгнбных колебании.
Использование методов математического моделирования позволяет повысить техническую обоснованность конструкторско-тсхнЬлогичсскпх решений па этапах проектирования и модернизации подвижного состава, а также уменьшить затраты и сократить сроки доводки иоиоіі техники.
Основной цельто работы является разработка методики теоретического прогнозирования динамических качеств подвижного состава, характеризующегося низкочастотными нзглбиымн колебаниями кузова, что позволяет получить сравнительные характеристики эффективности технических мероприятий, направленных на снижение отрицательного воздействия деформируемости кузова.
Для достижения поставленной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:
- разработка математической модели обобщенного рельсового эки
пажа на основе непрерывно-дискретной расчетной схемы;-
- разработка методов численного решения задачи вынужденных коле
баний обобщенного рельсового экипажа;
проведение анализа эффективности мероприятий по снижению интенсивности нзгибных холебаний кузова на этапах проектіїровашія и модернизации подвижного состава;
разработка критериев оценки асішптотлрісской. ^.неограниченной устойчивости при параметрических нзгибных колебаниях кузова;
разработка комплекса. прикладных программ для ЭВМ, обеспечивающих проведение вычислительных экспернмешов при прогнозировании динамических качеств подвижного состава;'
разработка устройств для контроля' н управления параметрами динамических систем.
Метопіікп ' исследования, В работе использованы .методы математического и физического моделнрованіш динамических характеристик подшгжного состава. Математическое моделирование включает как проведение вычислительных. экспериментов на ЭВМ, так и аналитические преобразования дифференциальных уравнений! * Физическое моделирование осуществлялось на основе теории подобия и анализа размерностей.
Результаты исследований уточнялись по опубликованным данным натурных испытаний рельсовых экипажей.
Научная новизна'. На основе непрерывно-дискретной расчетной схемы разработана математическая модель обобщенного рельсового экипажа с нежестким кузовом, содержащим осциллирующие включения в интенсивность массы и непрерывные элементы деформируемого оборудования.
Разработаны Методы, численного исследования, на ЭВМ математической модели обобщенного рельсового экипажа.
Разработана новая версия метода инвариантного погружения, обеспечивающего эффективное вычисление на ЭВМ собственных чисел для ряда краевых задач, включая задачи типа Штурма-Лиувилля.
На основе аналитического подхода разработаны критерии неограниченной и асимптотической устойчивости параметрических колебании кузова скоростного рельсового экипажа.
Предложены варианты технического решения проблемы устранения низкочастотных изгнбных колебаний кузова.
Практическая иеннреть, Разработан комплекс прикладных программ, предназначенных для прогнозирования динамических качеств подвижного состава с учетом взаимодействия нежесткого кузоад с
дискретными осцилляторами и элементами деформируемого оборудования. Комплекс ориентирован на проведение сравнительных исследований по выбору рациональных вариантов снижения интенсивности низкочастотных нзгибных колебаний кузова как на стадии проектирования, так и при модернизации, подвижного состава, что позволяет повысить техническую обоснованность конструкторско-техяолошческих решений и сократить сроки доводки новой техники.
Выведены простые аналитические зависимости для определения условие устойчивости при параметрических колебаниях кузова, что может быть использовано на стадии проектирования скоростных вагонов.
Проведены сравнительные исследования и даны рекомендации по снижению интенсивности низкочастотных нзгибных колебаний моторного вагона скоростного электропоезда, крногенноіі секции опытных газотепловозов и перспективного электровоза.
Разработаны и запатентованы устройства для контроля и управления параметрами динамических систем;.
Реализация результатов. Результаты исследований, выполненных автором, внедрены на Рижском вагоностроительном заводе при разработке мероприятий по модернизации механической части скоростного электропоезда. Рекомендации автора использованы также во Всероссийском научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте электровозостроения (ЛО ВЭлНИИ) при разработке вариантов схем экипажной части перспекгнвных электровозов.
Комплекс программ используется с целью повышения информативности эксплуатационных испытаний криогенной секции опытных газотепловозов в отраслевой научно-исследовательской лаборатории "Криогенная техника на железнодорожном транспорте" РГУПС.
Разработанная физическая модель рельсового экипажа используется в учебном процессе на кафедре "Электроподвижной состав" (ЭПС) РГУПС.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на VI (г.Тбилиси, ноябрь 19S7 г.) и VII (г.Новочеркасск, октябрь 1991 г.) Всесоюзных научно-технических конференциях "Состояние и перспективы развития электровозостроения в стране"; на III Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы развития локомотивостроения" (гЛуганскі май 1990 г.); на VI' Бессоюзной (г.Днепропстровск, май 19SS г.) и VIII (г.Днспропстровск, май 1992 г.) конференциях "Проблемы механики железнодорожного транспорта"; на
-4-отраслевой научно-техническом конференции молодых ученых (г.Москг.а, май i9S4 г.); на секции Ol'K/о научно-технического совета Рижского вагоностроительного завода (г.Рнга, 1930 г.); на секции "Динамика к прочность механической части электровозов" научно-технического совета ВЭлНИЙ (г.Новочеркасск, 19.47 г.); научно-технических конференциях РИИЖТ(г.Рсстоз ir/n,1977-19S9 г.); научных семинарах и заседаниях кафедры ЭПС РИИЖТ; совместном заседании кафедр "Локомотивы и локомотивное хозяйство" и "Электроподвижной состав" РГУПС (г.Ростос и/Д, 1994).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ, включая 1 авторское свидетельство СССР и 1 патент РФ; іьдаїп.ї легати по механической части ЭПС (в соавторстве).
Структура и объем работ;,!. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложений. Содержит 136 страниц основного текста, 35 рисунков, 16 таблиц, 4 приложения н список использованиях источников из 144 наименований.
