Теорія та практична реалізація системного підходу при створенні екіпажної частини локомотива

Розрахунок оцінних характеристик проводиться для міського циклу руху трамвайних вагонів (швидкість руху 30 км/год, номінальне завантаження) за формулою:

(11)

де Р_i - оцінка; n - кількість оцінок.

Таблиця 5. Оцінка ефективності системи

Для трамвая типу ЛТ-10 оціночний показник дорівнює 4,43, а для трамвая ЛТ-20 - 4,71. Отже, видно, що трамвай нової конструкції має кращі якості порівняно з існуючим. Цей результат збігається з висновком, отриманим на основі теорії корисності, що вказує на їх погодженість. В умовах особливої важливості проблеми ухвалення рішення, її складності, невизначеності та суб'єктивності необхідне максимально можливе його обґрунтування. У зв'язку з цим доцільно на етапі проектування застосовувати теорію корисності, що спирається на інтуїцію й досвід фахівців для вироблення кількісних оцінок.

За результатами моделювання розроблено рекомендації щодо конструкції та характеристик вузлів і елементів екіпажа трамвая ЛТ-20.

У сьомому розділі реалізовано комплекс способів і технічних засобів випробувань щодо вдосконалюванню методів експериментальних досліджень. Вони склали інформаційно-вимірювальний обчислювальний комплекс вивчення характеристик ходової частини рейкових екіпажів. ІВОК здійснює дослідно-експериментальне підтвердження проектних досліджень як завершальної фази оцінювання при системному підході.

Інформаційно-вимірювальний обчислювальний комплекс виконує прямі, непрямі або сукупні вимірювання фізичних величин - параметрів і характеристик об'єкта випробувань; управління процесом впливу на об'єкт з метою досліджень його властивостей; обробку результатів випробувань і подання їх у необхідному (щодо точності й наочності) вигляді.

Створення ІВОК для випробувань ходової частини рейкового транспортного засобу викликане різноманіттям і значною кількістю вимірюваних параметрів, проведенням випробувань у реальному часі при багатьох факторах, що впливають. Автоматизація вимірювань поліпшує їх точність, знижує трудомісткість, дає можливість адаптуватися до об'єкта програмним шляхом з урахуванням гнучкої зміни структури та параметрів досліджуваної системи.

Структурно-функціональна схема ІВОК має двоспрямовану логіку досліджень окремих систем і екіпажа в цілому (рис. 8).

Особливістю ІВОК є системність проведення вимірювань для визначення геометричних, силових і кінематичних характеристик основних елементів екіпажної частини і колії та має у своєму складі автоматизовану систему збору й обробки результатів експерименту (АС ЗОР).

До складу ІВОК входять чотири складові: стендове устаткування, засоби вимірювань характеристик вузлів в екіпажі, вимірювальні прилади характеристик екіпажа в цілому при ходових випробуваннях на рейковій колії, програмно-апаратне забезпечення для автоматизованого збору й обробки результатів експериментів.

Стендове устаткування дає можливість вивчати елементи ресорного підвішування екіпажної частини залізничного транспортного засобу (першого та другого ступенів ресорного підвішування), а також особливості реалізації сили тяги між колесом і рейкою. Воно дозволило доопрацювати конструкції опор кузова на візки для тепловоза ТЭП150, 2ТЭ116, піскової системи для трамвайного вагона й тепловозів, гасителя коливань із фрикційним захистом, ротаційного гасителя; вибрати геометричні та кінематичні параметри буксового вузла для візка з радіальною установкою колісних пар.

Засоби вимірювань характеристик вузлів в екіпажі визначають характеристики поперечних і кутових зв'язків кузова з візком, буксових вузлів, рейкової колії під екіпажем, діаметри коліс. Результати досліджень використані при дослідних випробуваннях і доведенні конструкцій екіпажів виробництва ХК “Луганськтепловоз”.

Вимірювальні прилади характеристик екіпажа в цілому при ходових випробуваннях на рейковій колії визначають положення колісних пар у залізничній колії, кути набігання, траєкторію руху, навантаження від колісних пар на рейки у статиці та рухові при реалізації тягового й гальмового зусилля.

Виготовлено дослідні зразки пристроїв для визначення характеристик руху обмоторених колісних пар тепловозів 2ТЭ116, 2ТЭ126 і бігункових колісних пар тепловозів ТЭ136. Проведено їх випробування на установках СНУ ім. Володимира Даля, ХК "Луганськтепловоз", на дослідних тепловозах ТЭМ2, 2ТЭ121-007, 2ТЭ126-001, ТЭ136. Пристрої атестовані метрологічною службою як засоби вимірювання, їхні параметри відповідають вимогам технічного завдання на "Пристрій для визначення характеристик руху локомотивів".

У процесі випробувань транспортного засобу вимірювання проводяться за такою схемою: визначають траєкторію руху колісних пар у рейковій колії ємнісними безконтактними перетворювачами (при цьому проводять вимірювання профілю колії у вертикальній і горизонтальній площинах); визначають діаметри та профілі колісних пар за допомогою датчиків, установлених на рейковій колії за методом "хорд"; датчики, установлені між буксами колісних пар, рамами візків і кузова, увімкнені у функціональні перетворювачі, фіксують сили й положення складових екіпажа в кожний момент часу; тензометричні датчики, установлені на рейковій колії за розробленою схемою дозволяють визначати вертикальні й горизонтальні сили, що передаються від колісних пар на рейки при їх різному можливому положенні та зносі.

До складу інформаційно-вимірювального комплексу також входять: пряма ділянка рейкової колії, обладнана рядом тензометричних датчиків, що дозволяють вимірювати фактичні навантаження від колісних пар на рейки; технічне та комп'ютерне забезпечення вимірювальної системи, яка включає персональну ЕОМ і аналогово-цифрову систему обробки сигналів, що надходять із тензометричних датчиків; програмне забезпечення - програма обробки сигналів вимірювальної апаратури, програма для визначення величин навантажень від колісних пар і програма розрахунку товщини прокладок у буксовому ступені ресорного підвішування локомотива для вирівнювання вертикальних навантажень.

Програма розрахунку товщини регулювальних прокладок для корекції розважування локомотива для ПЕОМ, дозволяє користувачеві працювати у двох режимах: або автоматичний підбір товщини прокладок або товщина прокладок задається заздалегідь для будь-якої колісної пари. Якщо отриманий розподіл навантажень оператора не задовольняє, то він задає інші значення прокладок кожним з вищезгаданих способів.

Програмне забезпечення для автоматизованої обробки результатів експериментів являє собою пакет програм і функцій, що складаються із програмної оболонки для роботи з автоматизованою системою збору й обробки інформації, програми введення сигналів у пам'ять ПЕОМ із магнітографа або датчиків, програми побудови графіків і апроксимації тарувальних залежностей.

Отже, ІВОК забезпечує проведення повного комплексу випробувань ходової частини рейкового транспортного засобу з урахуванням теоретичних і практичних завдань створення нової техніки. Він скорочує цикл досліджень нових і вже існуючих машин, збільшує точність результатів і їх достовірність, підвищує якість і інформативність експерименту. Розробки ІВОК мають новизну, захищену авторськими свідоцтвами й патентами та реалізовані в дослідних підрозділах ХК “Луганськтепловоз”.

Висновки

У дисертації вирішено актуальну проблему розробки науково-практичних основ проектування екіпажної частини локомотива на базі системного підходу як механізму прискореного створення, відпрацьовування й освоєння випуску високоефективної техніки залізничного транспорту.

Складний характер процесів руху екіпажа і його залежність від багатьох факторів викликали необхідність поглибленого комплексного вивчення завдань, що становлять суть проблеми.

Використання системного підходу при розробці перспективних конструкцій екіпажної частини сприяє вибору оптимального напряму наукових досліджень, прийняттю найбільш ефективного варіанта проектних рішень, розвитку теоретичних положень моделювання для одержання якісної прогнозної оцінки параметрів екіпажа.

Досягнення цілей і завдань наукових досліджень забезпечено створенням нових методів, способів і засобів випробувань, пристроїв і об'єктно-орієнтованих програмно-апаратних інструментів, об'єднаних в інформаційно-вимірювальний обчислювальний дослідний комплекс.

Основні наукові результати, висновки й рекомендації полягають у такому.

1. На базі теоретичного узагальнення наукових праць з питань створення та дослідження екіпажів локомотивів розроблено й реалізовано модель системного підходу при проектуванні їх екіпажної частини.

2. Проведено аналіз й узагальнення критеріїв оцінки тягових і динамічних якостей, що дозволяють на ранніх стадіях проектування оцінити як схемні рішення, так і вплив характеристик окремих елементів екіпажів. Вироблено комплексний критерій оцінки. На прикладі НДР по створенню екіпажа трамвайного вагона ЛТ20 показана ефективність застосування запропонованих конструктивних рішень за комплексним критерієм оцінки.

3. Розроблено методику та технологію обґрунтування вибору напрямів досліджень і оцінки варіантів проектних конструкцій рухомого складу, що базуються на комплексному методі, який включає багаторівневе ранжирування й теорію корисності, котрі використовують предметні й емпіричні знання, їх базу, логіку фахівців і математичний апарат з механізмом прийняття рішень.

4. Одержала розвиток методологія теоретичного й експериментального дослідження ТС “колесо-рейка”.

4.1. На основі комплексних досліджень триботехнічних аспектів фрикційної взаємодії в системі “колесо-рейка” доопрацьовано й уточнено узагальнену математичну модель контактної взаємодії, що полягає у вирішенні нормальної і тангенціальної контактної задачі з урахуванням тепловиділення від тертя. Як вихідні дані використані експериментальні залежності коефіцієнта тертя від швидкості ковзання та питомого тиску в реальних умовах при різноманітті важливих факторів.

4.2. Уперше підтверджено концепцію можливості моделювання двохточкового контакту як системи відповідних локальних. Виявлено відсутність взаємного впливу напруг двох точок контакту (при відстані між ними 2 мм їх взаємовплив становить менше ніж 1%).

4.3. Знайдено закономірності й розроблено методику експериментально-аналітичної оцінки параметрів фрикційної взаємодії ТС “колесо-рейка” від її динамічних і кінематичних параметрів. Аналіз умов функціонування ТС показує, що динамічні навантаження в межах експлуатаційних і кути набігання колісних пар можуть зменшувати максимальний коефіцієнт зчеплення на 20-25%.

4.4. Установлено взаємозв'язок реалізованих максимальних сил зчеплення в контакті ТС від жорсткості рейкової колії. Зміна жорсткості колії в реальних межах відхилень цього параметра може приводити до зниження на 15%.

4.5. Сформульовано й вирішено контактне завдання тертя кочення при еволюції поверхонь ТС для різних фізико-механічних станів.

4.6. Удосконалено конструкції натурного стенда, машини тертя, методику й апаратний комплекс моделювання ТС “колесо-рейка”, які забезпечують дослідження різноманіття факторів, що впливають на процеси зчеплення.

4.7. Отримано кореляційні залежності коефіцієнта зчеплення для кожного колеса локомотива з рейкою залежно від його розташування в екіпажі.

5. Для попередньої оцінки конструкції екіпажа створено спрощені статичні математичні моделі: у вертикальній площині (розрахунок коефіцієнта використання зчіпної ваги) і в горизонтальній площині (розрахунок характеристик руху при проходженні кривих ділянок колії). Результати використано у вигляді рекомендацій на ХК “Луганськтепловоз” при розробці локомотива з полегшеним впливом на колію (ТЭ136, ДПЛ-1), 2М62 для пасажирського руху.

6. Одержали подальший розвиток і вдосконалені теоретичні основи досліджень просторових коливань локомотива на базі теоретико-експериментального імітаційного моделювання.

6.1. Запропоновано методи розрахунку процесів тяги й гальмування екіпажа з урахуванням динамічного та кінематичного навантаження ТС і жорсткості колії. Математичний опис процесів зчеплення враховує зміну фрикційної взаємодії кожного колеса екіпажа в процесі руху залежно від еволюції контакту.

6.2 Розроблена модель стала основою вибору раціональних характеристик екіпажів тепловоза ТЭП150, трамваїв ЛТ10, ЛТ20, дизель-електропоїзда ДЭЛ-1. За результатами теоретичних досліджень розроблено низку конструкцій елементів екіпажів і їхніх вузлів.

7. Для реалізації імітаційної моделі створено програмне забезпечення. Тестування моделі проведене на тепловозі 2ТЭ116 у складі поїзда. Результати розрахунків числового експерименту показали, що прогнозування руху екіпажа в різних режимах істотно поліпшується при використанні уточненої моделі зчеплення та реальних характеристик екіпажа.

8. Розроблено методи визначення характеристик ресорного підвішування, елементів екіпажа й колії. Для цього створено й апробовано технічні засоби і стендове устаткування, що дозволили одержати: пружно дисипативні характеристики зв'язку кузова з візками; характеристики зв'язку букс із рамою візка; характеристики рейкової колії при взаємодії їх з багатовісним локомотивом; характеристики фрикційних і гідравлічних гасителів коливань та ін. За результатами експериментів отримано залежності для дослідження складних технічних систем екіпажної частини локомотива.

9. Отримані в роботі більш надійні та точні методи моделювання дозволили визначити напрям удосконалювання екіпажів для покращення їхніх характеристик:

9.1. Установлено можливість покращення гальмових характеристик локомотива за рахунок перерозподілу статичних навантажень по колісних парах і зусиль натискання колодок (на 5-10%) а.с. №1611773, 1675144, 1799769.

9.2. Виявлено нерівномірність сил зчеплення колісних пар екіпажа, що може бути компенсована за рахунок перерозподілу вертикальних навантажень за а.с. №1549835, патент №38098А, і регулювання тягових моментів (позитивне рішення за заявкою №1959733). Таке регулювання тягових моментів на тепловозі ТЭМ2, випробуваному ВНДТІ, зменшило кількість боксувань у 2 рази й дозволило збільшити масу складу поїзда на 8-12%.

9.3 Створено зв'язки кузова з візками, що забезпечують раціональні характеристики поворотного моменту і горизонтальних сил для тепловоза 2ТЭ116, 150 150 (а.с. №1193049, 1211121, 1237521, 1773768, 17773779). Ходові випробування виявили зменшення рамних сил і поперечних прискорень відповідно на 8-16% і 16-20%, а спрацювання гребенів знижене з 0,33 до 0,13 мм/10⁴ км.

9.4. Теоретичні розрахунки й експериментальні дослідження підтвердили ефективність конструктивних рішень за а.с. №1206153, 1438999 радіальної установки колісних пар у кривих ділянках колії (кут набігання в кривій 300 м зменшується на 3060%).

9.5. Запропоновано, створено та випробувано: модель гідравлічного гасителя із фрикційним захистом за а.с. №1437276, 1416773, ротаційного гасителя за а.с. №1222931, що зменшують динамічне навантаження екіпажа на 8-15%. Розрахунки показали, що запропоновані конструкції збільшують коефіцієнт використання зчіпної ваги на 2-3%.

9.6. Створено технічні засоби й робочі алгоритми, що забезпечують автоматизоване управління фрикційними властивостями ТС “колесо-рейка” залежно від швидкості руху і трибологічного стану контактуючих поверхонь (а.с. №1070045, 1781112, 1801827, 1770188, патент України 38096А).

10. Створено дослідний комплекс (ІВОК), що має двоспрямовану логічну схему системи досліджень від часткового - окремого вузла до загального - ходової частини локомотива. До його складу входять:

- автоматизована система збору й аналізу інформації з приладами запису та програмні засоби її обробки;

- стенди для випробування буксових вузлів, гасителів коливань, пружнодисипативних зв'язків колісних пар з рамою візка (а.с. 1211622, 1643985, патент України 67217А) ;

- пристрій для визначення положення колісних пар у рейковій колії (а.с. 1176199, 1383132, 1643279, 1665259, 1685775);

- стенд для дослідження зчеплення коліс з рейкою (а.с. 1444636, патент України 52970А, 67235А);

- способи визначення параметрів взаємодії колісної пари з рейковою колією, вимірювання діаметрів коліс, визначення положення колеса на рейці (а.с. №1651633, 1728641, патент України 63129А).

- пристрої для визначення характеристик: рейкової колії при її взаємодії з екіпажем, пружнодисипативних зв'язків колісних пар з рамою візка й кузова з візком (а.с. №1532833, 1442857, 1478074).

11. Комплекс пристроїв для визначення траєкторії руху колісних пар, різних типів екіпажів забезпечив детальне вивчення особливостей характеристик руху тепловозів 2ТЭ116, ТЭМ2, 2ТЭ126, ТЭ127, ТЭ136.

Список опублікованих автором праць

1. Горбунов Н.И. Научное обоснование принятия решений при совершенствовании железнодорожной техники: Монография. - Луганск: ВНУ им. В. Даля, 2002. - 112с.

2. Горбунов Н.И., Голубенко А.Л., Костюкевич А.И., Кашура А.Л. Прогнозирование тяговых и динамических качеств локомотивов методом имитационного моделирования: Монография. - Луганск: ВНУ им. В. Даля, 2002. - 104с.

3. Горбунов Н.И, Голубенко А.Л. Разработка и оценка технических решений по повышению качественного уровня ходовой части локомотива: Монография. - Луганск: ВНУ им. В. Даля, 2002. - 104с.

4. Горбунов Н.И., Слащев В.В., Кришталь Н.В. Анализ фактической развески тепловозов 2ТЭ116, 2ТЭ10М, улучшение их тяговых качеств // Конструирование и производство транспортных машин. - Харьков: Вища школа ХГУ, 1988. - №20. - С. 58-61.

5. Коняев А.Н., Горбунов Н.И., Ткаченко В.П. Новый взгляд на перераспределение нагрузок от колесных пар на рельсы при реализации силы тяги // Конструирование и производство транспортных машин. - Харьков: Вища школа ХГУ, 1988. - №20. - С. 102-108.

6. Горбунов Н.И., Слащев В.В., Ткаченко В.П. Исследование явления очистки рельса колесами локомотива // Конструирование и производство транспортных машин. - Харьков: Вища школа ХГУ, 1989. -№21. - С. 77-80.

7. Горбунов Н.И., Михайлов Е.В. Экспериментальное исследование движения колесных пар тепловоза 2ТЭ126 в рельсовой колее // Системы и узлы перспективных тепловозов. Межвуз. научно-техн. сборник. Под ред. Ю.А. Куликова. - Киев: УНК ВО, 1990. - С. 89-97.

8. Коняев А.Н., Горбунов Н.И., Михайлов Е.В., Слащев В.А. Параметрическая оптимизация рельсовых экипажей для улучшения их динамических показателей // Конструирование и производство транспортных машин. - Харьков: Вища школа ХГУ, 1993. - №23. - С. 3-7.

9. Коняев А.Н., Горбунов Н.И., Михайлов Е.В. Улучшение характеристик движения в кривых экипажей тепловозов с поддерживающими тележками // Конструирование и производство транспортных машин. - Киев: ИСИО, 1994. -№24. -С. 5-9.

10. Голубенко А.Л., Горбунов Н.И., Кашура А.Л. Резервы улучшения тормозных качеств локомотива // Конструирование и производство транспортных машин. - Киев: ИСИО, 1994. - №24. - С. 159-163.

11. Горбунов Н.И., Степанов В.Р., Вихляева Н.В. Тепловозы для железных дорог Украины на период 2000-2015 г.г. Результаты прогнозных исследований // Транспортное машиностроение. Республ. межведомст. научно-техн. сборник. - Киев, 1995. - С. 268-275.

12. Кашура А.Л., Голубенко А.Л., Горбунов Н.И. К вопросу о моделировании связи между колесом и рельсом при двухточечном контакте // Вестник Восточноукр. гос. ун-та: Серия Транспорт, Луганск: ВУГУ. -1996. - С. 71-74.

13. Коняев А.Н., Горбунов Н.И., Нгуен Куан Тьян. Информационно-измерительный комплекс для контроля и корректирования развески локомотива // Вестник Восточноукр. гос. ун-та: Серия Транспорт, Луганск: ВУГУ. - 1996. - С. 127-130.

14. Горбунов Н.И., Костюкевич А.И., Кашура А.Л., Вивденко Ю.Г. О методах подготовки и принятия технического решения // Транспорт / Сб. научн. трудов Восточноукр. гос. ун-та. - Луганск: ВУГУ, 1998. - С. 47-53.

15. Горбунов Н.И. Исследовательский комплекс испытательного оборудования локомотива // Вестник Восточноукр. гос. ун-та. - Луганск: ВУГУ, 2000. - Вып. 7(29). - С. 20-22.

16. Голубенко А.Л., Кашура А.Л., Горбунов Н.И.. Спирягин В.И. Результаты экспериментального исследования на машине трения фризионных свойств контакта колесо-рельс // Новые технологии железнодорожного транспорта: подготовка специалистов, организация перевозочного процесса, эксплуатация технических средств. Сб. научн. стат. с международн. участием Омского гос. ун-та путей сообщения. - Омск: ОмГУПС, 2000. - С. 274-277.

17. Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Костюкевич А.И. Информационно-измерительный комплекс характеристик сцепления в контакте “колесо-рельс” // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ, 2001. - Вып. 7(41). -С.89-96.

18. Горбунов Н.И. Улучшение технико-экономической эффективности локомотива совершенствованием методов егоразвески // Вестник Восточноукр. нац. ун-т. - Луганск: ВНУ, 2001. - Вып. 9(43). - С.216-220.

19. Горбунов Н.И., Кашура А.Л. Модель сцепления в системе “колесо-рельс” при воздействии внешних факторов // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ, 2001. - Вып. 10(44). - С.126-134.

20. Горбунов Н.И. Применение теории полезности при создании новой техники // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ, 2001. - Вып. 12(46). -С. 283-288.

21. Docent Nikolaiy Gorbunov, East-Ukrainian National University. System approach to the estimation of the exploitation factors influence the traction locomotive properties/Problemy eksploatacji № 2/2002(46) Institut Technology eksploatacji. Rodot POLAND.22. Горбунов Н.И., Костюкевич А.И., Кашура А.Л. Моделирование силы сцепления при решении задач движения колеса по рельсу // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ, 2002. - Вып. 3(49). - С. 34-37.

23. Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Спирягин В.И., Спирягин М.И. Улучшение тягово-тормозных свойств локомотивов за счет применения микропроцессорных систем // Сборник научных трудов “Перспективные задачи инженерной науки”. - Днепропетровск: GAUDEAMUS, 2002. - Вып. 4. - С. 168-172.

24. Горбунов Н.И. Научные основы и практическая реализация системных принципов создания ходовой части рельсового экипажа // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ, 2002. - Вып.6 (52). - С. 93-96.

25. Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Попов С.В. О процессах в контакте гребня колеса с боковой поверхностью рельса // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ им. В.Даля, 2003. - Вып. №9 (67) (часть 1). - С. 100-103.

26. Docent Nikolaiy Gorbunov, East-Ukrainian National University. The method of the locomotives traction quality comparison estimation/Problemy eksploatacji № 3/2002(47) Institut Technology eksploatacji. Rodot POLAND.

27. Горбунов Н.И., Гусарова Д.П. Способы измерения геометрических характеристик железнодорожного подвижного состава // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ, 2002. - Вып.№11 (57). - С.200-207.

28. Голубенко А.Л., Горбунов Н.И., Костюкевич А.И., Кашура А.Л., Малохатко А.А. Моделирование силы сцепления при решении задач движения колеса по рельсу // “Мотаuто-03”.- Sofia, 2003.- P 3-5.

29. Голубенко А.Л. Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Малохатко А.А. Влияние торможения на вертикальную динамику локомотива // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ им. В.Даля, 2003. - Вып. №8 (66) . - С. 6-7.

30. Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Попов С.В. К вопросу снижения износа элементов триботехнической системы гребень колеса рельс // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ им. В.Даля, 2003. - Вып. №10 (68) (часть 1). - С. 131-135.

31. Golubenko, N. Gorbunov, A. Kostyukevich, A. Kashura. Modelling of coupling forces for decision of the tasks of the wheels moving on the rail// “Modern Electric Traction in Integrated XXIst Century Europe” Poland, Warsaw. - 2003.

32. Горбунов Н.И., Гусарова Д.П., Попов С.В. Применение новых статических методов по контролю уровня износа колес подвижного состава // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ им. В.Даля, 2004. - Вып. №4 (74). - С. 93-99.

33. Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Попов С.В. К расчету температуры на поверхности пятна контакта гребня колеса с боковой поверхностью головки рельса с учетом контурного давления в контакте // Збірник доповідей. Криворізький технічний ун-т. - Кривий Ріг, 2004. - Т. 2. - С. 146-151.

34. Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Попов С.В., Гундарь В.П. Результаты экспериментальных исследований сопряжений кузова локомотива с тележкой // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ им. В.Даля, 2004. - Вып. №8 (78) (часть 1). - С. 143-147.

35. G.Basov, N.Gorbunov, A.Kashura, S.Popov The modeling of the heat processes in the pair wheel flange-rail // “Modern Electric Traction in Integrated XXI st century Europe”, Poland, Warsaw. - 2005.

36. Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Попов С.В. К вопросу о влиянии очистки рельсов впереди движущимися тяговыми колесами локомотива на процесс сцепления // Залізничний транспорт України. - Київ, 2005. - Вип. № 3/1. - С.213-215.

37. Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Попов С.В., Кравченко Е.А. Активное демпфирование колебаний в рессорном подвешивании экипажа локомотива // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганськ: ВНУ им. В.Даля, 2005. - Вып. № 8(90) (часть 1). - С.152-155.

38. Боковая опора рельсового транспортного средства: А.с. 1773768 СССР, МКИ В61F5/14/ Горбунов Н.И., Вихляева Н.В., Гундарь В.П., Михайлов Е.В., Гоубенко А.Л., Черняк А.Ю. Опубл. 07.11.1992. Бюл. № 41.

39. Спосіб підвищення тягово-динамічних якостей локомотивів. Патент України на винахід 38098 А, МПК B61C15/00/ Горбунов М.І., Кашура О.Л., Спірягін М.І., Спірягін В.І. Опубл. 15.05.2001. Бюл. № 4.

40. Стенд для дослідження зчеплення колеса з рейкою та випробування елементів буксового ресорного підвішування залізничного рухомого складу. Патент України на винахід 52970 А, МПК G01M1/04/ Горбунов М.І., Кашура О.Л., Спірягін М.І., Спірягін В.І., Костюкевич О.І. Опубл. 15.01.2003. Бюл. № 1.

41. Горбунов Н.И., Спирягин В.И., Заратуйченко А.А., Сун Енпин. Совершенствование стенда для исследования сцепления колеса с рельсом и испытания элементов буксового рессорного подвешивания // Вестник Восточноукр. гос. ун-та. - Луганск: ВУГУ, 2000. - Вып. 7(29). - С. 79-83.

42. Горбунов Н.И., Спирягин В.И., Спирягин М.И. Исследование характеристик буксового узла с наклонными поводками // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ, 2001. - Вып. 7(41). - С. 96-104

43. Горбунов Н.И., Голишевский А.М., Белоброва И. А. Определение поперечных скольжений колесных пар относительно рельсовой колеи // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ, 2001. - Вып. 7(41). - С. 27-33.

44. Горбунов Н.И., Карпов А.П. Улучшение динамических качеств локомотива путем применения опытных опор кузова // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ, 2002. - Вып.8.

45. Горбунов Н.И., Карпов А.П. О применении отработанного масла для улучшения движения экипажа // Вестник Восточноукр.нац. ун-та. - Луганск: ВНУ, 2002. - Вып. №6(52). - С.136-144.

46. Горбунов Н.И., Гусарова Д.П. Определение расстояния от вертикальной оси симметрии рельса до линии действия вертикальной нагрузки // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ, 2002. - Вып. №7(53). - С.205-210.

47. ГорбуновН.И., Кашура А.Л., Малохатко А.А. Предотвращение блокировки буксовой ступени рессорного подвешивания при работе дискового тормоза // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганск: ВНУ им. В.Даля, 2003, Вып. № 9(67) (часть 1). - С. 34-37.

48. Басов Г.Г., Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Попов С.В. К расчету температуры на поверхности пятна контакта гребня колеса с боковой поверхностью головки рельса // “MECHANICAL ENGINEERING TECHNOLOGIES-04” Sofia, 2004. Vol. 8/76 - P. 133-135.

49. Горбунов Н.И., Клюев А.А., Клюев А.С., Клюев С.А. Обоснование основных параметров работы противоюзной системы подвижного состава // Вестник Восточноукр. нац. ун-та. - Луганськ: ВНУ им. В.Даля, 2005. - Вып. № 8(90) (часть 1). - С.142-144.

50. Горбунов Н.И. Экспериментальное определение влияния динамических нагрузок на максимальный коэффициент сцепления колеса с рельсом. Деп. в ЦНИИТЭИ Тяжмаш 02.02.88, № 85-ТМ. 88.

51. Горбунов Н.И. Устройство для исследования движения колесных пар рельсовых экипажей. Деп. в ЦНИИТЭИ Тяжмаш 02.01.88, № 63-ТМ. 88.

52. Горбунов Н.И., Коняев А.Н., Михайлов Е.В. Пути защиты гидравлических частей колебаний надбуксового рессорного подвешивания рельсовых экипажей от динамических перегрузок. Деп. в ЦНИИТЭИ Тяжмаш 29.11.88, № 289-ТМ. 88.

53. Голубенко А.Л., Костюкевич А.И., Кашура А.Л., Горбунов Н.И., Вивденко Ю.Г. Комплексная оценка тягово-динамических качеств локомотивов на стадии проектирования. Деп. в ГНТБ Украины 21.02.96, № 590-Ук 96.

54. Голубенко А.Л., Костюкевич А.И., Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Полищук В.А. Решение контактной задачи фрикционного взаимодействия колесной пары с рельсовой колеей. Деп. в ГНТБ Украины 12.12.96, № 2395-Ук 96.

55. Голубенко А.Л., Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Костюкевич А.И., Вивденко Ю.Г. Математическая модель движения трамвая с асинхронным приводом. Деп. в ГНТБ Украины 02.04.96, № 843-Ук 96.

56. Горбунов Н.И., Слащев В.А., Мищенко К.П. К вопросу о системном проектировании ходовой части подвижного состава железных дорог // Проблемы развития локомотивостроения / Тез. докл. V Междунар. научн.-техн. конф. - Луганск, 1995. - С. 3.

57. Горбунов Н.И., Тасанг Э.Х., Вихляева Н.В. Программно-аппаратный комплекс для имитационного моделирования / Современные проблемы машиностроения и технический процесс / Тез. докл. Междунар. научн.-техн. конф. - Донецк, 1996. - С. 288.

58. Голубенко А.Л., Кретек О., Горбунов Н.И., Кашура А.Л., Костюкевич А.И. Решение задачи проектирования рельсового подвижного состава с помощью экспертных оценок / Проблемы развития рельсового транспорта / Тез. докл. VIII Междунар. научн.-техн. конф. - Алушта, 1998. - С. 3.

59. Горбунов Н.И., Мищенко К.П., Голубенко А.Л., Кашура А.Л. Системный подход при проектировании рельсового подвижного состава с помощью экспертных оценок / Проблемы развития рельсового транспорта / Тез. докл. VIII Междунар. научн.-техн. конф. - Алушта, 1998. - С. 8.

60. Горбунов Н.И., Мищенко К.П., Кашура А.Л. Имитационное моделирование при проектировании современного подвижного состава / Проблемы развития рельсового транспорта / Тез. докл. VIII Междунар. научн.-техн. конф. - Алушта, 1998. - С. 59.

61. Горбунов Н.И., Тасанг Э.Х., Заратуйченко А.А. Имитационное моделирование транспортных средств / Проблемы развития рельсового транспорта / Тез. докл. IX Междунар. научн.-техн. конф. - Алушта, 1999. - С. 47.

Аннотация

Горбунов Н.И. Теория и практическая реализация системного подхода при создании экипажной части локомотива. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог и тяга поездов, Восточноукраинский национальный университет имени Владимира Даля, Луганск, 2006.

Диссертация посвящена решению проблемы разработки теоретических основ создания экипажной части локомотива на базе системного подхода, использующего теорию принятия решений, методологию экспериментально-теоретических исследований, поиск и обоснование проектных конструкций, их лабораторные, стендовые и эксплуатационные испытания. Получены новые решения комплексной проблемы совершенствования тягово-динамических качеств локомотивов; научно обоснованы пути совершенствования механических узлов системы экипажной части.

Усовершенствована концептуальная модель научных исследований при создании высокоэффективных средств рельсового транспорта и выборе из множества перспективных конструктивных решений. Разработана методика и технология обоснования выбора направления исследования и проектных решений в условиях неполной информации, базирующаяся на комплексном методе экспертных оценок и теории полезности.

Создан комплекс имитационных математических моделей прогнозирования характеристик вариантов исполнения экипажей локомотивов в различных эксплуатационных условиях на основе предварительного изучения механизма действия наиболее значимых факторов, их реальных параметров и отклонений, возникающих в процессе эксплуатации.

Получила дальнейшее развитие модель сцепления контакта колесо-рельс, учитывающая двухточечный контакт, изменение вертикальных и горизонтальных динамических усилий на упругом рельсовом основании, колебания крутящего момента и явление очистки рельса впереди движущимися колесными парами.

Создан комплекс испытательной системы контакта колеса с рельсом, обеспечивающий получение новых закономерностей реального процесса реализации сил сцепления при движении экипажа.

На базе информационно-измерительного и вычислительного комплекса, включающего новые методы и способы испытаний, объектно-ориентированные программно-аппаратные средства определения характеристик элементов экипажа и оценки его технического состояния получены реальные характеристики процесса движения, используемые, в том числе, для создания имитационной математической модели.

Теоретически и экспериментально обосновано применение новых способов улучшения тяговых и тормозных качеств экипажей, тележек с уменьшенным воздействием на путь, систем упругих связей первой и второй ступеней рессорного подвешивания, противоюзных устройств, гасителей колебаний и др.

Научно-практические результаты работы являются основой решения проблемы обеспечения ускоренного создания высокоэффективной железнодорожной техники Украины.

Ключевые слова: системный подход, имитационное моделирование, контакт, сила сцепления, профиль колеса и рельса, фрикционное состояние, стендовое оборудование, информационно-измерительный комплекс, траектория движения, колесная пара, локомотив, тяговый привод.

Анотація

Горбунов М.І. Теорія та практична реалізація системного підходу при створенні екіпажної частини локомотива. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за фахом 05.22.07 - Рухомий склад залізниць і тяга поїздів, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, Луганськ, 2006.

Дисертація присвячена вирішенню проблеми розробки теоретичних основ створення екіпажної частини локомотива на базі системного підходу, що використовує теорію прийняття рішень, методологію експериментально-теоретичних досліджень, пошук і обґрунтування проектних конструкцій, їх лабораторні, стендові й експлуатаційні випробування. Отримано нові рішення комплексної проблеми вдосконалювання тягово-динамічних якостей локомотивів, науково обґрунтовано шляхи вдосконалювання механічних вузлів системи екіпажної частини.

Удосконалено концептуальну модель наукових досліджень при створенні високоефективних засобів рейкового транспорту та виборі з багатьох варіантів перспективних конструктивних рішень.

Науково-практичні результати роботи є основою вирішення проблеми забезпечення прискореного створення високоефективної залізничної техніки України.

Ключові слова: системний підхід, імітаційне моделювання, контакт, сила зчеплення, профіль колеса і рейки, фрикційний стан, стендове устаткування, інформаційно-вимірювальний комплекс, траєкторія руху, колісна пара, локомотив, тяговий привід.

The summary

Gorbunov N.I. “Theory and practical realization of the system approach in the construction of the carriage of locomotive”. - Manuscript.

The dissertation on competition for the degree Doctor of technical Sciences on the speciality 05.22.07 - the rolling stock of railways and traction of train. East - Ukrainian National University named after V. Dal, Lugansk, 2006.

The dissertation is devoted to the problem of the development of theoretical fundamentals for the construction of the carriage of locomotive on the base of system approach, using the theory of decision making, the methodology of experimental -theoretical researches, the search and ground of project constructions, their laboratory, stand and operating tests. New solutions of a complex problem of improving locomotive traction and dynamic characteristics, qualities have been received; the ways of improvement of mechanical units in the system of carriage of locomotive are scientifically substantiated.

The conceptual model of scientific researches in creation of highly effective facilities of rail transport and choice from a great number of perspective structural decisions is improved.

Scientific-practical results of the work are the base for the solution of the problem to provide quickly highly effective railway machinery in Ukraine.

Keywords: system approach, imitation modeling, contact, adhesive force, wheel pair, profile of wheel and rail, friction state, stand equipment, information- measuring complex, mechanical trajectory, locomotive, hauling drive.

Размещено на Allbest.ru