Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ 8
Краткий обзор работ в области исследований пневматического рессорного подвешивания железнодорожных экипажей 8
Основные направления развития подрессоренных сидений транспортных машин II
Обзор методов поискового конструирования 14
Выбор системы виброизоляции сиденья машиниста локомотива. Обоснование выбора 27
Цель и задачи диссертационной работы 41
2. РАЗРАБОТКА ЭВРИСТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА ПОИСКА НОВЫХ
ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ
СИДЕНЬЯ МАШИНИСТА ЛОКОМОТИВА . 43
Общие положения 43
Морфологический анализ пневматических виброзащитных систем 47
Построение информационно-логической модели эволюционного развития пневматических виброзащитных систем 58
Разработка поисковых процедур эвристического алгоритма 71
Формализация процедуры синтеза пневматических виброзащитных систем с использованием банка данных по физическим эффектам 85
Выводы .S3
3. МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
ПОИСКОВОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ВИБРОИЗОЛИРУЮ
ЩИХ УСТРОЙСТВ СИДЕНЬЯ МАШИНИСТА ЛОКОМОТИВА 96
3.1. Построение автоматизированной информационной
системы поиска допустимых технических решений
пневматических виброзащитных систем сиденья
машиниста локомотива 97
3.2. Разработка автоматизированной подсистемы синтеза
рациональных технических решений пневматических
виброзащитных систем, базирующейся на И-ИЛИ-
дереве Ю6
3.2.1. Построение и описание модели множества
технических решений пневматических
виброизоляторов 107
Построение матрицы соответствий 116
Методика выбора и обоснования предпочтительного варианта технического решения Ы8
Алгоритм поиска рациональных технических решений пневматических виброзащитных
систем 120
Выводы 123
ПОИСК НОВЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ЕЕШЕНИЙ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
ЕИЕРОИЗОЛЯЦИИ СИДЕНЬЯ МАШИНИСТА ЛОКОМОТИВА С ИСПОЛЬЗО
ВАНИЕМ ЭВРИСТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА И АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ
СИСТЕМЫ ПОИСКОВОГО КОНСТРУИРОВАНИЯ 124
Комплексное использование разработанных программных модулей автоматизированной системы поискового конструирования при проектировании пневматических виброизодяторов 124
Поиск новых технических решений пневматических виброизоляторов с частотно-зависимым сопротивлением дросселирующего устройства 146
Выводы 167
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ
ШЕРОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ СВДЕНЬЯ МАШИНИСТА ЛОКОМОТИВА 168
РАЗДЕЛ А. СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ
ЕИЕРОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ 168
5.1. Конструкции стенда для снятия динамических
характеристик пневматических виброзащитных систем
и методика их испытаний. Оценка погрешностей
результатов испытаний 168
5.2. Исследование влияния величины проходного сечения
межкамерного дросселя на амплитудно-частотные
характеристики пневматических виброзащитных систем
с резинокордными оболочками моделей И-08 и И-09.... 173
5.3. Исследование пневматических виброзащитных систем
с частотно-зависимым сопротивлением дросселирующего
устройства 180
РАЗДЕІ Б. НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ...192
5.4. Конструкция и принцип действия разработанных
систем виброизоляции сиденья машиниста локомотива . .192
Методика проведения испытаний и обработки, опытных данных 203
Результаты исследования пневматических систем виброизоляции сиденья машиниста на тепловозах 2ТЭП6-475"АИ и ХШ4-2033 211
Выводы -. 246
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 247
ЛИТЕРАТУРА 249
ПРИЛОЖЕНИЯ 264
Введение к работе
В основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 гг. и на период до 1990 года предусмотрено дальнейшее ускорение научно-технического прогресса, быстрое техническое перевооружение производства, сокращение сроков создания и освоения новой техники, усиление взаимных связей науки и производства. В частности, намечено осуществить техническое перевооружение железнодорожного транспорта, обеспечить значительное увеличение провозной и пропускной способности железных дорог.
Решение поставленных перед железнодорожным транспортом задач возможно за счет повышения мощности, силы тяги и скорости движения локомотивов.
Рост скоростей движения и мощностей силовых установок локомотивов приводит к резкому увеличению вибрационного воздействия на машинистов локомотивов. Наиболее интенсивное воздействие на организм человека оказывает низкочастотная вибрация (2... 10 Гц). Это связано с тем, что в этом диапазоне частот находятся основные резонансы тела человека.
Клинические обследования большой группы людей, работающих длительное время в условиях интенсивного вибрационного воздействия, показали, что вибрация вызывает заболевания нервной системы, костно-мышечного и вестибулярного аппаратов, желудочно-кишечного тракта, органов слуха и др. /36, 43, 44, 121, 126, 127/. Кроме заболеваний организма, вибрация приводит к снижению работоспособности и производительности труда операторов транспортных машин.
Поэтому в ряде постановлений Президиума ВПрПС и Госкомитета СМ СССР по науке и технике /I, 2/ указано на необходимость разработки средств защиты человека от вибрации с целью создания безопасных для здоровья человека условий труда. Следовательно, борь-
ба с вибрацией является важной народнохозяйственной проблемой.
Сложность этой проблемы заключается в том, что на локомотивах вибрации имеют наибольшую интенсивность в низкочастотной области (1,6...2,5 Гц). Это требует создания виброзащитных систем с низкой собственной частотой.
Для виброзащиты операторов в области низких частот разрабатываются и используются пассивные и активные виброзащитные системы. В рессорном подвешивании локомотивов и подвесках сидений операторов транспортных машин широкое применение нашли пассивные виброзащитные системы, выполненные по схеме "параллельно работающие пружина-демпфер". Но данные виброзащитные системы не обеспечивают оптимальную виброизоляцию объекта в широком диапазоне частот. С помощью же активных виброзащитных систем, например, электрогидравлических /112, ИЗ/, возможна эффективная виброизоляция объекта: как в области инфранизких, так и в области высоких частот. Однако сложность обслуживания, наладки и высокая стоимость электрогидравлики сдерживает широкое применение электрогидравлических систем на транспортных средствах.
В связи с этим, особую актуальность приобретает поиск простых, надежных в эксплуатации и эффективных в области низких и высоких частот виброзащитных систем. В наибольшей степени данным требованиям удовлетворяют пневматические виброзащитные системы, разработке которых посвящена настоящая диссертация.
Наряду с созданием эффективных систем виброзащиты человека-оператора немаловажной задачей для отрасли локомотивостроения является сокращение сроков проектирования и внедрения новых машин, отвечающих лучшим мировым образцам и требованиям конкурентноспособности.
Поэтому для ускорения процесса проектирования, повышения качества создаваемых систем и производительности труда конструкто-
ров, автором данной работы были созданы эвристический алгоритм и автоматизированная система поискового конструирования пневматических виброизоляторов сидений машинистов.
В соответствии с вышеизложенным, настоящая работа посвящена созданию эффективных пневматических систем виброизоляции машиниста локомотива на основе разработанных эвристического алгоритма и автоматизированной системы поискового конструирования новых технических решений.
Работа выполнена в Брянском институте транспортного машиностроения на кафедре "Локомотивостроение".
С помощью разработанного эвристического алгоритма и автоматизированной системы получено 40 новых технических решений пневматических виброизоляторов, три из которых положено в основу виброзащитных подвесок сиденья машиниста локомотива.
Разработанные варианты пневматических подвесок сиденья машиниста локомотива были испытаны на тепловозах 2ТЭП6-475ПА" и ТШ4-2033.
Натурные испытания опытных вариантов сиденья машиниста локомотива с пневматической подвеской проводились лабораторией "Шума и вибрации" Всесоюзного научно-исследовательского тепловозного института (ВНЙТй) с участием автора работы на железнодорожном участке пути Голутвин-Озеры Московской железной дороги и опытном кольце Людиновского тепловозостроительного завода (IT3).
