CC BY
13
3. ГОСТ 9246-2004. Тележки двухосные грузовых вагонов магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Технические условия [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 2005. - 18 с.
4. Лукин, В. В. Вагоны: Учебник [Текст] / В. В. Лукин, П. С. Анисимов, Ю. П. Федосеев. -М.: Маршрут, 2004. - 424 с.
5. Стратегические направления научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. («Белая книга» ОАО «РЖД») [Текст]. - 2007. - 54 с.
6. Пат. 2246416 С2 Российская Федерация, МПК В 61 F 5/52. Двухосная тележка грузового вагона [Текст] / Дейнеко С. Ю., Приходько В. И., Бондарь Н. А. и др. (Украина). -№ 2002133547/11; заявл. 10.12.02; опубл. 20.06.04.
7. Нормы для расчета и проектирования грузовых вагонов железных дорог колеи 1520 мм Российской Федерации [Текст] / ВНИИЖТ. М., 1996. - 212 с.
8. Матяш, Ю. И. Выбор программного комплекса для расчета боковой рамы тележки [Текст] / Ю. И. Матяш, А. О. Бельский // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2011. - 1 (5). - С. 11 - 14.
9. Лукин, В. В. Расчет боковой рамы тележки грузового вагона методом конечных элементов [Текст] / В. В. Лукин, А. О. Бельский // Совершенствование технологии ремонта и технического обслуживания вагонов: Межвуз. темат. сб. науч. тр. / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск, 2009. - 72 с.
УДК 629.4
Е. Г. Гурова, В. С. Курбатов, А. К. Воробьева
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВИБРОИЗОЛИРУЮЩЕЙ ПОДВЕСКИ С НЕЛИНЕЙНЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ КОМПЕНСАТОРОМ ЖЕСТКОСТИ И
С ЛИНЕЙНОЙ СИСТЕМОЙ ПЕРЕСТРОЙКИ
В статье выполнено математическое описание, позволяющее оценить свойства системы на стадии ее теоретической разработки. Рассмотрена модель виброизолирующей подвески с линейной системой перестройки, которая позволяет исследовать динамические характеристики виброизолирующей системы с электромагнитным компенсатором жесткости. Приведены результаты моделирования в программе Matlab.
Сегодня одними из главных проблем на железнодорожном транспорте являются шум и вибрация, создаваемые работающими двигателями и механизмами. Вредное влияние вибрации заключается в том, что она, распространяясь, разрушает машины и сооружения, оказывая влияние на их надежность и работоспособность, и нередко приводит к авариям. Решением проблемы снижения вибрационных колебаний занимается не один коллектив авторов по разработке пассивных, активных виброизоляторов, виброзащитных устройств. Наиболее перспективными следует считать виброизолирующие устройства с плавающим участком нулевой жесткости [4, 5]. В работах [1, 3, 6] предложено виброизолирующее устройство с электромагнитным компенсатором жесткости. Разработанный компенсатор характеризуется рядом преимуществ по сравнению с предлагаемыми ранее механическими компенсаторами [3, 6].
ЯН
■ 1 ■ 1 ■ 1
Гп Рк
У : 1 \ т } \
1 1:1: : :
: : : X
1 :
I 7 !> К
: :
1
/ / 1 МП! / / ! ! / / / /
Рисунок 1 - Математическая модель виброизолирующей подвески с компенсатором жесткости без системы перестройки
Для определения свойств виброизолирующей подвески с нелинейным компенсатором жесткости на стадии ее теоретической разработки целесообразно исследовать ее математическую модель, показанную на рисунке 1.
На основании математической модели в работе [3] получено дифференциальное уравнение виброизолирующей подвески с компенсатором жесткости (без системы перестройки):
тх+ сх-F (х) = F(t), (1)
k
где т - масса объекта;
х - перемещение объекта;
с - жесткость упругого элемента;
F (х) - функция, описывающая характеристику компенсатора;
к
Д/) - возмущающая сила.
Работа компенсатора жесткости невозможна без специальной системы перестройки. Как отмечалось в работах [1, 3], регулятор может быть линейным и нелинейным.
Рассмотрим случай виброизолирующей подвески с линейной системой перестройки. В работах [2, 3] получено дифференциальное уравнение виброизолирующей подвески с учетом линейного регулятора, которое имеет вид:
Т2 • т — + 2Т• т — + (т2 • с + т)— -Т2 • К *'(а'Х* + С'Х)
&4 &3 1 'Л2 э
* (а' х3 + с' х) /
—^-Кэ1'
Ж:
+
+ 2т с*х 2Т К * (а'х + С'х & 3 &
а' х + с' х +
(2)
+ (с + К ' К ' К ' ск' z)x = Т
\ э и у к ~
*2 F ) + 2т«т + F 0).
Ж2 &
Решение полученного дифференциального уравнения виброизолирующей подвески с линейным регулятором (2) позволит оценить свойства всей системы.
Для решения дифференциального уравнения (2) удобнее всего применить метод, используемый в теории автоматического управления при помощи программы МаШЬ.
На основе уравнения (2) получена структурная схема виброизолирующей подвески, показанная на рисунке 2.
Рисунок 2 - Структурная схема виброизолирующей подвески с линейным инерционным регулятором и корректирующим звеном
2
На основании структурной схемы, приведенной на рисунке 2, в программе Simulink смоделирован виброизолятор с линейной системой перестройки. Вид модели виброизолирующей подвески с нелинейным компенсатором жесткости, с линейной системой перестройки и корректирующим звеном показан на рисунке 3.
Рисунок 3 - Модель виброизолирующей подвески с нелинейным компенсатором жесткости, с линейной системой перестройки и корректирующим звеном
Результаты моделирования виброизолятора с линейной системой перестройки представлены на рисунках 4 - 10.
Рисунок 4 - Осциллограмма работы виброизолятора с линейным регулятором, без корректирующего звена
Рисунок 5 - Осциллограмма работы виброизолятора с линейным регулятором и с введенным корректирующим звеном Т1 = 2 с, Т2 = 0,1 с, без наброса нагрузки
Рисунок 6 - Осциллограмма работы виброизолятора с линейным регулятором, с введенным корректирующим звеном ^ = 2 с, T2 = 0,1 с и с набросом нагрузки
Рисунок 7 - Осциллограмма работы виброизолятора с линейным регулятором и с введенным корректирующим звеном ^ = 5 с, ^ = 0,1 с, без наброса нагрузки
Рисунок 8 - Осциллограмма работы виброизолятора с линейным регулятором и с введенным корректирующим звеном ^ = 5 с, ^ = 0,1 с, с набросом нагрузки
14) 3
Рисунок 9 - Осциллограмма работы виброизолятора с линейным регулятором и с введенным корректирующим звеном Т1 = 2 с, Т2 = 1 с, без наброса нагрузки
Рисунок 10 - Осциллограмма работы виброизолятора с линейным регулятором и с введенным корректирующим звеном Т1 = 2 с, Т2 = 1 с, с набросом нагрузки
Моделирование виброизолирующей подвески с использованием линейного регулятора показывает, что система устойчива при применении корректирующего звена, имеющего вторую степень производной. Анализируя полученные осциллограммы работы виброизолятора на рисунках 4 - 10, можно заметить, что в системе присутствуют автоколебания, т. е. колебания с постоянной амплитудой и частотой. Тем не менее из осциллограммы на рисунках 6 и 8 видно, что изменением параметров корректирующего звена можно свести автоколебания до пренебрежимо малых величин.
Применение разработанной математической модели позволяет оценить свойства и характеристики виброизолирующей подвески подвижного состава на стадии теоретической разработки и скорректировать желаемые свойства.
Список литературы
1. Гурова, Е. Г. Виброизолирующая подвеска судовой энергетической установки с нелинейным электромагнитным компенсатором жесткости: Автореф. дис... канд. техн. наук / Новосибирская гос. акад. водного трансп. Новосибирск, 2008. - 23 с.
2. Гурова, Е. Г. Аппроксимация закона регулирования нелинейной системы перестройки
компенсатора жесткости [Текст] / Е. Г. Гурова, В. Ю. Гросс// Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока: Сб. науч. тр. / Новосибирская гос. акад. водного трансп. - Новосибирск, 2010. - № 1. - С. 307 - 309.
3. Гурова, Е. Г. Виброизолирующие подвески транспортных энергетических установок с нелинейными электромагнитными компенсаторами жесткости [Текст] / Е. Г. Гурова / Новосибирский гос. техн. ун-т. - Новосибирск, 2012. - 156 с.
4. Зуев, А. К. Высокоэффективная виброизоляция судового энергетического оборудования [Текст] / А. К. Зуев, О. Н. Лебедев / Новосибирская гос. акад. водного трансп. - Новосибирск, 1997. - 119 с.
5. Зуев, А. К. Основные положения теории виброизоляции произвольных пространственных колебаний [Текст] / А. К. Зуев // Снижение вибрации на судах: Сб. науч. тр. / Новосибирский ин-т инженеров водного трансп. - Новосибирск, 1991. - С. 4 - 17.
6. Пат. 97783 Российская Федерация, МПК F 16 F 6/00, F 16 F 15/03. Виброизолятор с электромагнитным компенсатором жесткости [Текст] / Гурова Е. Г., Гросс В. Ю.; заявитель и правообладатель Новосибирский ин-т инженеров водного трансп. № 2010121808/11; заявл. 28.05.10; опубл. 23.06.10, Бюл. № 26. - 7 с.
УДК 629.4.015: 629.42: 625.1.03
А. Г. Ламкин, С. Б. Олешко, М. Ю. Пустоветов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА ЗАГРУЖЕННОСТИ ПО СЦЕПЛЕНИЮ ЛОКОМОТИВОВ С АСИНХРОННЫМИ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
Разработан метод определения режима загруженности локомотивов по сцеплению на основе статистического критерия Фишера. Представлены результаты применения метода к данным опытных поездок с электровозом 2ЭС10 на Свердловской железной дороге.
В России осуществляется серийное производство и ввод в эксплуатацию грузовых локомотивов с асинхронными тяговыми двигателями (АТД). В связи с этим актуальна задача установления критических норм масс (КНМ) поездов для вождения локомотивами, оснащенными АТД. Одним из критериев, по которым в настоящее время устанавливается КНМ для электровозов с коллекторными тяговыми двигателями, является режим загруженности локомотива по сцеплению [1]. Согласно выводам в работах [1, 2] различают четыре режима загруженности локомотива по сцеплению: экономный, рациональный, интенсивный и недопустимый. Временная методика [1] устанавливает численные значения критериев проскальзывания колесных пар локомотива для разграничения режимов загруженности по сцеплению лишь для ограниченного количества эксплуатировавшихся ко времени ввода в действие документа серий электровозов переменного и постоянного тока. В связи с этим рекомендации работы [1] не применяются к автономным локомотивам и локомотивам с АТД.
Предлагается оценивать режим загруженности локомотивов по сцеплению на основании сравнения кривой расчетного коэффициента сцепления для выбранной серии локомотива и полученных в результате опытных поездок кривых расчетного коэффициента тяги утк. Примем допущение о примерном соответствии кривой рациональному режиму загруженности локомотива по сцеплению. Коэффициент тяги определяется как отношение мгновенной реализуемой локомотивом силы тяги к сцепной массе локомотива. является предельным значением [3]. Можно получить утк как тренд измеренных значений в виде дробно-линейной функции (используется в источниках [4, 5] для описания локомотивов), вычислив коэффициенты А, В, С, D, Е:
14) 3
