Моделирование колебаний вспомогательных машин транспортных объектов в задачах минимизации динамических нагрузок

Моделирование колебаний вспомогательных машин транспортных объектов в задачах минимизации динамических нагрузок

Автор: Лукьянов, Дмитрий Анатольевич

Шифр специальности: 05.13.18

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2012

Место защиты: Иркутск

Количество страниц: 224 с. ил.

Артикул: 5573678

Автор: Лукьянов, Дмитрий Анатольевич

Стоимость: 250 руб.

Моделирование колебаний вспомогательных машин транспортных объектов в задачах минимизации динамических нагрузок  Моделирование колебаний вспомогательных машин транспортных объектов в задачах минимизации динамических нагрузок 

ВВЕДЕНИЕ
1. ПРОБЛЕМЫ СНИЖЕНИЯ ВИБРОАКТИВНОСТИ МАШИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ОБЪЕКТОВ
1.1. Актуальные проблемы снижения вибрации машинного оборудования локомотивов
1.1.1. Вспомогательные машины электровозов.
1.1.2. Статистика отказов вспомогательных машин электровозов.
1.1.3. Негативное воздействие вибрации на работу машинного оборудования.
1.2. Вибрационная аппаратура и сс программное обеспечение, нормы
вибрации вспомогательных машин.
1.2.1. Многоканальная виброизмеритсльная аппаратура для экспериментального исследования динамики ВМ и сс программное обеспечение
1.2.2. Нормы допустимой вибрации вспомогательных машин транспортных объектов
1.3. Методы математического и численного моделирования в задачах
динамики машинного оборудования транспортных объектов
1.3.1. Методы моделирования динамики машинною оборудования на основе теории колебаний твердых тел.
1.3.2. Конечноэлементное моделирование в динамике машин.
1.4. Экспериментальные исследования и идентификация параметров
динамической модели.
1.4.1. Экспериментальные методы исследования динамики технических объектов.
1.4.2. Расчетноэкспериментальные методы и идентификация параметров математической модели.
1.5. Методы оптимизации в задачах управления и выбора рациональных параметров машинного оборудования.
1.6. Цель и задачи диссертационной работы
2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАШИН НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ
2.1. Математическая модель моторвентилятора, как твердого тела на
упругом подвесе.
2.2. Ускорение, скорость и смещение заданных точек твердого тела на
упругом подвесе.
2.2.1. Уравнения ускорения и скорости в заданной точке могор
вентилятора
2.2.2. Определение смещений точек твердого тела на упругом
подвесе
2.3. Уравнения преобразования вибрации датчиков в вибрацию по
обобщенным координатам МВ.
2.3.1. Пространственная схема расстановки датчиков вибрации
на моторвентиляторе.
2.3.2. Уравнения преобразования данных датчиков в колебания
по обобщенным координатам
2.4. Уравнения движения и условия рационального монтажа МВ на
упругом подвесе.
2.4.1. Уравнения движения МВ на существующей упругой опоре
2.4.2. Условие рационального монтажа упругого подвеса МВ
2.4.3. Уравнения движения МВ на упругом подвесе при
выполнении некоторых условий рационального монтажа.
2.5. Уравнения и исходные данные для моделирования силового и
кинематического возмущения
2.5.1. Уравнения для моделирования силовых возмущений
2.5.2. Уравнения и исходные данные для моделирования
кинематическою возмущения
2.6. Математическая модель и динамические характеристики ВМ на
подвесе из упругих элементов в виде литых резинокордных пластин.
2.6.1. Упругие характеристики подвеса МВ на виброизолирующих резипокордных пластинах.
2.6.2. Нелинейная математическая модель колебаний МВ на
виброизолирующей резинокордной пластине
2.7. Математическая модель и линеаризованные динамические
характеристики ВМ с подвеской на основе регулируемых пневматических виброизоляторов.
2.7.1. Упругая характеристика пневматического виброизолятора
в виде резинокордной оболочки рукавною типа
2.7.2. Линеаризация динамических характеристик МВ с
подвеской на основе регулируемых пневматических
виброизоляторов
2.7.3. Линеаризованные динамические характеристики подвески
МВ на основе регулируемых пневматических виброизоляторов
2.8. Выводы по главе 2.
3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА МОДЕЛИРОВАНИЯ
ДИНАМИКИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАШИН, НАТУРНОЕ
МОДЕЛИРОВАНИЕ И ВИЗУАЛИЗАЦИЯ
3.1. Программа моделирования динамики вспомогательных машин i в системе .
3.1.1. Назначение и структура разработанной программы i.
3.1.2. Блок задания исходных данных для моделирования
3.1.3. Блоки численного интегрирования дифференциальных уравнений и представления данных.
3.1.4. Блоки прямого и обратного преобразования колебаний
точек тела в колебания по обобщенным координатам, чтения и записи данных в файлы x и x.
3.1.5. Блоки расчета среднеквадратического значения сигнала,
оптимизации и формирования данных для визуализации
3.2. Модуль визуализации пространственных колебаний натурной и математической моделей ВМ
3.3. Аналитические выражения собственных частот объекта моделирования
3.4. Разработка методики ударных тестов и определения собственных частот ВМ при имитационном моделировании
3.4.1. Разработка мегодики ударных испытаний для определения
собственных частот системы на примере имитационной модели
3.4.2. Определение по результатам ударных тестов собственных
частот твердого тела
3.5. Идентификация конструктивных параметров по известным собственным частотам.
3.5.1. Определение коэффициентов матрицы жесткости по уравнениям частот
3.5.2. Определение коэффициентов матриц жесткости и демпфирования по дифференциальным уравнениям движения.
3.6. Решение модельной задачи численный эксперимент
3.7. Выводы но главе 3
4. НАТУРНОЕ И ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАШИН. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ
ПОДВЕСКИ.
4.1. Натурное моделирование в задаче идентификации параметров динамической модели и определения параметров возмущений
4.1.1. Программа и задачи экспериментальных исследований
динамики ВМ.
4.1.2. Схема эксперимента.
4.1.3. Многоканальный модульный комплекс виброконтроля и
диагностики дефектов вспомогательных машин электровозов Спектр.
4.1.4. Анализ свободных колебаний по экспериментальным данным измерения многоканальной аппаратурой
4.1.5. Анализ вынужденных колебаний по данным
измерения многоканальной аппаратурой
4.2. Численное моделирование с использованием разработанной программы i
4.2.1. Моделирование свободных колебаний
4.2.2. Моделирование вынужденных колебаний .
4.3. Модуль вычисления матрицы жесткости опорной конструкции методом конечных элементов.
4.3.1. Конечноэлементные модели подвесок МВЗ и МВ4, формы колебаний и матрицы жесткости
4.3.2. Моделирование динамики МВЗ и МВ4 с уточненными параметрами опоры и при использовании виброизолирующих резинокордных пластин.
4.3.3. Моделирование упругой подвески ВМ с дополнительным включением сосредоточенных упругих элементов в виде резинокордных пластин
4.3.4. Управление динамическими характеристиками при использовании в качестве пневматических виброизоляторов резинокордных оболочек с управляемыми параметрами.
4.4. Оптимизация параметров подвески моторвентиляторов электровозов.
4.4.1. Метод сканирования с переменным шагом
4.4.2. Применение метода сканирования с переменным шагом
для оптимизации подвески мотор вентилятора
4.4.3. Оптимизация конструкции опоры с дополнительными резинокордными пластинами
4.6. Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СГ1ИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Список сокращений
АПО Автоматическая параметрическая оптимизация АЧХ Амплитудночастотная характеристика Ы1Ф Быстрое преобразование Фурье ВИБ Виброизмерительный блок ВМ Вспомогательные машины
ДО Дополнительный объем 2х камерного резинокордного элемента ДГ1Ф Дискретное преобразование Фурье КП Колесная пара
КО Конечный элемент конечноэлементный
МВ Моторвентилятор
МК Моторкомпрессор
МКЭ Метод конечных элементов
Объект защиты
Основной объем 2х камерного резинокордного элемента
Г1ВИ Пневматические виброизоляторы
Г1Э Пневмоэлемент
РКО Резинокордная оболочка
РКП Резинокордная пластина
РКЭ Резинокордные элементы
СКЗ Среднеквадратическое значение
УЭ Упругий элемент
ФР Фазорасщепитсль
ВВЕДЕНИЕ


Перечисленные причины ускоряют износ подшипников ВМ. Вызванная износом высокочастотная вибрация создает дополнительные динамические нагрузки и ускоряет отказ подшипников. Влияние высокой вибрации на ухудшение технического состояния ВМ подтверждает тот факт, что средний пробег от капитального ремонта вспомогательных машин электровозов ЭП1 до замены подшипников при проведении ТРЗ составляет 0 тыс. В гг. МВ в электровозах ЭП1 на ВСЖД составляли от общего числа дефектов МВ в основном подшипников МВ4 и МВЗ. Рис. ВСЖД за год Рис. По данным статистики 9 особенно часто выходят из строя подшипники МВ, что связано с возможными резонансными явлениями в конструкции и подвеске МВ, с влиянием рядом стоящего оборудования, в часгности, поршневых моторкомпрессоров. При движении технических объектов под действием внешних сил в них могут возникать механические колебания или вибрации. Причинами возникновения вибраций являются периодические изменения сил силовое возмущение и перемещений основания кинематическое возмущение. Возможно возникновение колебаний при непериодическом изменении внешних сил и периодическом изменении параметров механической системы жесткости, демпфирования, масс параметрическое возмущение. Различают внешнюю и внутреннюю виброактивность. Под внутренней виброактивностью понимают колебания, возникающие внутри механизма или машины, которые происходят по его обобщенным координатам. При внешней виброактивности изменение положения машины приводит к изменению реакций в опорах г. В практике расчетов колебаний локомотивов, обобщенные координаты, определяющие положение отдельных тел, относят к системе координат ОХУ2 с центром О на оси пути, движущейся поступательно со скоростью локомотива инерционная система. Посту пательные колебания в системе координат С,Л,У2. С, совершаются по координатам X,2. Повороты тела определяются по отношению к инерциальной системе координат. Положения осей координат и направления углов поворота показаны на рис. Вибрации тяговых электродвигателей и вспомогательных машин электровозов и связанных с ними механизмов имеют основную частоту колебаний, определяемую оборотной частотой вращения роторов. При движении электровоза в спектре вибраций появляются составляющие с частотами 3 8 Гц, обусловленные вращением колесных пар и динамикой электровоза, Гц, 0 Гц, обусловленные возбуждением собственных колебаний отдельных деталей тяговых электродвигателей, вспомогательных машин и связанных с ними механизмов. Рис. На ВМ постоянно действует случайное широкополосное кинематическое возбуждение, способное вызвать свободные колебания деталей корпуса и аппаратов на любой собственной частоте, попадающей в зону спектра внешнего воздействия, что отражается на вибрации вспомогательных машин и их несущих конструкций. Вибрационные нагрузки, генерируемые движущимися частями тяговых электродвигателей и вспомогательных машин, являются одними из наиболее опасных факторов, воздействующих на оборудование транспортных объектов, в частности, локомотивов. Знакопеременные циклические нагрузки, вызванные вибрацией, приводят к накоплению повреждений в материале, появлению усталостных трещин и разрушений, возникновению пластических деформаций, ослаблению затяжки в болтовых и винтовых соединениях. При вибрации происходит изменение структуры поверхностных слоев контактирующих деталей, их износ и уменьшение сил трения в соединениях, что вызывает изменение диссипативных свойств технических объектов, приводит к смещению их собственных частот. В подвижных соединениях с зазорами например, в кинематических парах механизмов вибрационные воздействия вызывают соударения контактирующих поверхностей и их разрушение. В большинстве случаев разрушение объекта происходит при резонансных колебаниях. В сложных объектах, обладающих широким набором собственных частот, возможно одновременное возбуждение нескольких резонансных режимов при действии полигармонического возмущения. Вибрации и удары вызывают механические повреждения элементов, нарушение контактов реле, целостность паек, резьбовых соединений.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.231, запросов: 244