CC BY
11
Дизельные двигатели для электроагрегатов и электростанций / Под ред. Б.Е.Поликера.- М.: Легион-Автодата, 2006. - 328с.
yTrai3a^i' теплово! енергп з тепловим акумулято-ром фазового переходу.
Разработана математическая модель, учитывающая особенности моделирования и исследования процессов съема и отдачи теплоты сгорания ДВС в конструкции теплообменника системы утилизации тепловой энергии с тепловым аккумулятором фазового перехода.
Анотацн:
Розроблено математичну модель, що врахо-вуе особливосп моделювання i дослiдження про-цесiв знiмання й вiддачi теплоти вщпрацьованих газiв ДВЗ в конструкцп теплообмiнника системи
The mathematical model that takes into account the peculiarities of design and research processes of heat removal and return of exhaust gases in internal combustion heat exchanger design heat recovery systems with heat accumulator phase transition.
УДК 629.463:001.63 ФОМ1Н О.В., к.т.н. (Дон1ЗТ).
Визначення законом1рностей зм1ни основних показникчв перспектив-них проф1л1в для вантажного вагонобудування
Постановка проблеми i аналп резуль-тат1в останнiх дослiджень
Технiчний рiвень залiзничного транспорту безпосередньо впливае на еко-номiчнi показники краши. Тому поси-лення потужностей залiзничноi галузi Украши е стратепчним напрямком роз-витку ii економши. Ключову роль у за-безпеченш конкурентоспроможностi та ефективностi залiзничного транспорту ввдграе рiвень технiко-економiчних по-казниюв (ТЕП) рухомого складу, найбь льша частка якого припадае на вантажш вагони. Прiоритетним напрямком полш-
шення ТЕП вантажних вагошв е удоско-налення !х конструкцш, що доцшьно ро-бити за рахунок модершзацп !х окремих складових. При цьому удосконалення складових передбачае використання у якосп !х елемент1в нових профшв, як1 характеризуються меншими матер1алое-мшстю та соб1вартютю виготовлення при забезпеченш умов мщносп.
Анал1з впровадження р1зних профь л1в у якосп елемент1в вантажних вагошв [1] дозволив визначити !х перспективы вар1анти (рис.1), до яких вщнесено: а) профшь з перер1зом у вигляд1 прямокут-но! труби; б) гнутий швелер; в) корито-
подiбний профiль; г) профшь у виглядi пiвкулi; д) кутник гнутий.
Використання вищезазначених про-фiлiв обумовило необхiднiсть вирiшення важливого науково-практичного завдання з визначення закономiрностi змши !х ос-новних показниюв - мiцнiстних характеристик та вщповщних погонних матерiа-лоемностей вщ варiащi !х геометричних параметрiв (висот, ширин, радiусiв, тов-щин стшок). Що на сучасному рiвнi пот-ребуе проведення науково-дослiдних ро-б^ з використанням методiв теорп опти-мiзацii реалiзуючи системний пiдхiд. Але аналiз профшьно1 нормативно'!' та довщко-во'1' лiтератури засвiдчив про вщсутшсть змютовно1 шформацп з розгляду та вирь шення наведеного завдання.
Мета статт та викладення основного матер1алу
В статтi представленi особливостi та результати проведених робiт з визначення закономiрностей змiни основних показни-юв перспективних профiлiв для вагонобу-дування.
Для визначення закономiрностей змiни мiцнiстних характеристик та вщповщних погонних матерiалоемностей про-фiлiв вiд варiацii !х геометричних параме-трiв доцiльно використовувати методи оптимiзацiйного проектування. При цьому визначенш моделi (закономiрностi) прий-мають вид математичних залежностей (полiномiв другого ступеня).
На основi запропонованого та пред-
ставленого у роботах [2, 3] узагальненого математичного запису задачi оптимiзацiй-ного проектування (ОП) вантажних ваго-шв за критерiем мшмально! матерiалоем-ностi сформовано загальний формалiзова-ний запис задачi ОП дослщжуваних про-фiлiв:
т„
(8*, Ь*, к*, Я*) = тп
5*, Ь*, к*, Я* е Дх е Д,
(1)
де ^ (8*, Ь*, к*, Я*) - мiнiмальне зна-
чення погонно! матерiалоемностi при заданих iнтервалах варiювання змiнних Ь, 3, к, Я з урахуванням функщонально-го обмеження по мщносп а^ < [а];
Ь*, 3*, к*, Я* - оптимальш значен-ня параметрiв Ь, 3, к, Я, яю вибираються в зош допустимих рiшень Дх, що нале-жить зонi можливих ршень Д.
При цьому область можливих рь шень Д визначаеться штервалами варш-вання змiнних параметрiв Ь, 3, к, Я:
Д = {8, ь, Н, R
кшт <к<кшах; Я1ШП <Я<Яш
Область допустимих рiшень з урахуванням функщональних обмежень мае вид:
Дх =\5, Ь, К, Я
ашах <Ы; 8шт <8<8шах; Ьшт <Ь<Ьшах; кшШп<к<кшах ; Ятт<Я<Яшах
■.(3)
Рис.1. - Перерiзи перспективних для вагонобудування профшв
При формуванш математичного за-пису задачi ОП було враховано те, що на елементи конструкцп вагону будуть дiяти зусилля згинання та кручення то формула визначення е^валентних напружень прийме вид:
а =
тах
Ж
(4)
де Мзв - максимальний зведений момент;
Ж - момент опору профшю.
У зв'язку з тим, що Мзв при досль дженш буде незмшним, то можна зроби-
ти висновок, що на змшу величини атах буде впливати тшьки Ж. Тому знаючи моменти опору юнуючо'1' конструкцп елементiв [1, 4] 1'х можна обрати за допу-стимi значення мiцностi.
З урахуванням вищезазначеного ма-тематичний запис задачi ОП прийме на-ступний вигляд:
тпог (5*, Ь*, к*, Я*) = тпог т 5*, Ь*, к*, Я* е Дх е Д
Д = {5, Ь, к, R
Дх ={5, Ь, к, R
Ж >[Ж ]; 5тт -5-5тах; Ьтт -Ь-Ьтах; ктт -к-ктах; Ятт —Я—Яп-
(5)
}
5тт —5—5тах; Ьт1п —Ь—Ьтах ; ктт —к—ктах; Ятт —Я—Ятах
}
а) Допомiжний графш до визначення опти-мальних значень профшю з перерiзом у ви-глядi прямокутно1 труби з постшним значен-ням висоти h=140MM
m = 46,83 - 4,072 - b - 28,877 - S +
+0,134 - b2 +12,108 -S2 +3,049 - b - S; F = 129,939 -14,022 - b -137,82 -S+ 0,7108 - b2 + +18,4 -S+18,077 - b -S;
б) Допомiжний графш до визначення оптима-льних значень профiлю з перерiзом у виглядi прямокутно1 труби з постшним значенням висоти h=120MM
m = 42,37 - 3,701 - b - 27,345 -S +
+0,12336 - b2 + 10,96533 -S2 +2,8784-b -S ; W = 111,836 -12,269 - b -118,05 -S+0,64183 - b2 + +14,45482 - S2 +15,744 - b -S ;
в) Допомiжний графш до визначення опти- г) Допомiжний графш до визначення оптима-мальних значень перерiзу швелера з постш- льних значень перерiзу швелера з постшним
ним
значенням
висоти
m = 33,06 - 2,745 - b - 23,194 -S + +0,09395 - b2 + 7,9384 -S+2,43 722 - b - S;
h=140MM значенням висоти h=120MM
m = 19,30 - 21,12 - b - 202,32 -S +
W = 91,704 - 7,5653 - b -102,02 -S + 0,52764 - b2 + +20,17299 -S2 +9,4365 - b -S;
+0,65935 - b2 + 64,4784 - S2 +10,9182 - b - S; W = 87,1237 - 7,7547 - b - 96,355 -S + 0,51134 - b2 + +18,98 -S+8,958 - b -S;
д) Допом1жний графж до визначення оптима- е) Допом1жний графж до визначення оптима-
льних значень перер1зу коритопод1бного льних значень перер1зу профшю у вигляд1 тв-
профшю при кул1
к=100мм
т = 38,24 -3,274 - Ь -27,422-5 +
+0,11022 - Ь2 +10,337-5 + 2,68137 - Ь-5;
Ж = 120,138-13,441 -Ь -125,28-5 + 0,66322 -Ь2 + Ж = 142,192-22,111-Я-143,01 + 1232276-Я +
т = 32,85 - 2,656-Я - 36,787 - 5 + +0,11551-Я2 +11,0367-Я2 + 3,35717-Я -5;
+18,65477 - 5 + 14,636 - Ь -5;
+16,1315-Я2 +16,855-Я-5;
ж) Допом1жний графж до визначення оптимальних значень перер1зу гнутого кутка
т = 33,45 - 2,754-Ь - 36,515 - 5+ Ж = 148,794 - 20,233-Ь -161,17-5+ 0,93182-Ь2 +
+0,11708 -Ь2 +11,8363-5 + 3,2125 -Ь - 5;
+35,1667- 5 +14,443 -Ь- 5;
Рис. 2. - Допом1жш графжи до визначення оптимальних значень перер1з1в перспективних для вагонобудування профшв та вщповщш математичш модел1
Вибiр оптимальних значень геомет-ричних параметрiв перетинiв Ъ*, д*, И*, Я* дослiджуваних елементiв виконуеться на основi сумiсного аналiзу вiдповiдних уза-гальнених математичних моделей (УММ).
Таким чином далi проводиться отри-
мання УММ виду тпог = / (5, Ь, Я),
Ж = / (5, Ь, Я) i 1'х аналiз з метою обгру-нтованого вибору оптимальних значень геометричних параметрiв - д* та Ъ*, Я*.
Одним з найбшьш рацiональних шляхiв одержання УММ е використання методiв математичного планування експе-рименту (МНЕ) [5]. Ц методи передбача-ють проведення розрахункових дослiджень на основi вiдповiдного математичного плану, який задае визначену мшмальну кiлькiсть розрахункiв, необхщних для отримання простих i точних УММ.
Проведення даних дослiджень перед-бачае отримання УММ виду
тпог = /(5, Ь, Я), Ж = /(5, Ь, Я), на
основi методiв МПЕ та 'х аналiз.
Для дослiдження основних характеристик перспективних профшв вагонобу-дування було проведено вщповщш роботи, особливостi яких детально представлено у звiтi [1], тому нижче (рис.2) наведено тшь-ки основш результати у виглядi отриманих математичних залежностей та допомiжних графiкiв. Адекватностi розроблених моделей були перевiренi за величинами диспер-сiй середньоквадратичних вiдхилень, 'х значення засвiдчили працездатнiсть та то-чшсть отриманих залежностей.
Результати представлених дослщжень було використано у роботi [6] при удоскона-леннi вузлових елеменпв каркасу стш боко-вих натввагошв вiтчизняного виробництва, що дозволило суттево знизити собiвартiсть 'х виготовлення та полшшити ТЕП.
Висновки i рекомендацп щодо подаль-шого використання
Визначеш 3aKOHOMipHOCTi доцiльно використовувати при проведенш eTaniB
проектування та конструювання вузлових елеменпв вантажних вaгонiв.
Розроблений тдхщ до визначення залежностей конструкцшних покaзникiв вiд геометричних пaрaмeтрiв доцшьно використовувати для проведення аналогь чних робгг з пiдбору пeрeрiзiв вузлiв вантажних вaгонiв.
Список лггератури
1 Удосконалення конструкцп рами та кузова натввагошв виробництва ДП«Укрспецвагон» з метою зниження ix мaтeрiaлоeмностi: Зв^ про НДР (заклю-чний) [Текст]/ УкрДАЗТ. - № ДР 0110U000732. - К., 2011. - 84 с.
2 Фомш, О.В. Сучасш тдхо-ди та методи використання конструкцшних рeзeрвiв зниження мaтeрiaлоeмностi кузовiв вантажних вагошв [Текст]/ О.В. Фомiн, О.В. Бурлуцький // Вюник Нащо-нального техшчного унiвeрситeту «ХП1». - Харюв. - 332011 С.35-39
3 Мороз В.1. Математичний запис зaдaчi оптимiзaцiйного проектування пiввaгонiв за критeрieм мшмально'1' мaтeрiaлоeмностi / В.1. Мороз, О.В Фомш// Зб. наук. праць.- Харюв: УкрДАЗТ, 2009.- Вип. 111 .- С. 121-131.
4 Лозбинев, В.П. Оптимизация конструкции вагонов[Текст]/
B.П.Лозбинев, О.Н. Козлова// Железнодорожный транспорт, 2009.-6'09. -
C.62,63.
5 Математическая теория планирования эксперимента [Текст]/ Под ред. С.М.Ермакова - М.: Наука, 1983. -392 с.
6 Фомш, О.В. Модершзащя елеменпв стши боково'1' ушверсальних натввагошв в^чизняного виробництва [Текст]/ О.В. Фомш // Зб. наук. праць. -Донецьк: ДонГЗТ, 2011. - Вип.№.26.-С.111-115
Анотацн:
В статп представлен особливосп та ре-зультати проведених робгг з визначення закономь рностей змши масового та мщностного показник1в в1д вар1ацп геометричних параметр1в для перспек-тивних профшв вагонобудування.
В статье представленные особенности и результаты проведенных работ по определению за-
кономерностей изменения массового и прочностного показателей от вариации геометрических параметров для перспективных профилей вагоностроения.
In the article the presented features and results of the conducted works on determination of conformities to law of change mass and prochnostnogo indexes from variation of geometrical parameters for the perspective types of carriage building
УДК 629.4.064
ТАРТАКОВСЬКИЙ Е.Д., д.т.н., професор (УкрДАЗТ); КРИВОШЕЯ Ю.В., к.т.н., доцент (ДонВТ); РЯБКО КО., ст. викл. (Дон1ЗТ).
Аналiз експериментальних даних та ïx пор1вняння з результатами теоретичних досл1джень на oœobî розроблено'1 адаптовано'1 матема-тично'1 моделi акумуляторних батарей системи пуску тепловозних ди-зелiв
Постановка проблеми
Недосконалiсть систем пуску маневро-вих тепловозiв головним чином пояснюеться застосуванням застарiлих пiдходiв та методiв при ïx проектуваннi та розрахунках.
Вищевказана ситуацiя визначае акту-альнiсть та важливiсгь проведення науково-дослiдниx робiт, спрямованих на подовження термiну служби акумуляторних батарей за рахунок застосування нового схемо-техтчного рiшення системи пуску тепловозних дизелiв на основi даних теоретичних до-
слiджень з застосуванням адаптованих мате-матичних моделей яю в повнiй мiрi вщобра-жають процеси що пропкають в акумуля-торнiй батаре пiд час пуску.
Постановка задачi
При аналiзi експериментальних даних та ïx порiвняннi з теоретичними результатами моделювання акумуляторних батарей системи пуску тепловозних ди-зелiв необхщно враховувати, умови робо-ти акумуляторно! батаре! пiд час пуску,
