Оптимизация фрикционных механических систем на базе модельного эксперимента

• Автор: Щербак, Петр Николаевич
• Шифр специальности: 05.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 380 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ..
1. ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ТРЕНИЯ В НЕЛИНЕЙНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

1.1. Постановка задач исследования

1.2. Модельное представление узлов трения фрикционных механических систем (ФМС)

1.3. Выбор параметра оптимизации

1.4. Анализ процессов сцепления в узле трения качения "колесо - рельс"

1.5. Анализ способов улучшения реализации тяговых усилий подвижного состава

1.6. Выводы . Постановка задачи

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТРИБОСПЕКТРАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ФМС
2.1 Параметрическая идентификация динамических процессов механических систем
2.2 Идентификация динамических связей упругой механической системы с процессами трения и изнашивания
2.3 Выводы
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФИЗИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ФРИКЦИОННЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
3.1. Динамическое подобие механических систем
3.2. Динамическое подобие узлов трения ФМС
3.3. Методика физического моделирования фрикционных узлов трения
3.4. Методы устранения противоречий при физическом моделировании ФМС

3.5. Выводы
4. АВТОКОЛЕБАНИЯ ФРИКЦИОННОГО КОНТАКТА "КОЛЕСО-РЕЛЬС" В СИСТЕМЕ «ПС - ВСП»
4.1. Оценка зоны устойчивого равновесия ФМС
4.2. Термодинамическая модель природы фрикционных автоколебаний
4.3. Выводы
5. ПУТИ СТАБИЛИЗАЦИИ ТРЕНИЯ В ПОДСИСТЕМАХ ФМС
"ПС-ВСП"
5.1. Трибоспектральная оптимизация механических систем с узлами трения (на примере привода с электромагнитной фрикционной муфтой)
5.2. Исследование и разработка методов улучшения условий работы
пары трения "гребень колеса - рельс”
5.3. Исследование и разработка методов повышение величины и стабильности коэффициента сцепления по тяговой поверхности
колеса и рельса
5.4. Выводы
6. ОПТИМИЗАЦИЯ ФМС "ПС - ВСП" НА БАЗЕ МОДЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
6.1. Оценка параметров физической модели испытательного комплекса ФМС "ПС-ВСП"
6.2. Испытательный стенд ФМС "ПС - ВСП"
6.3. Технологическая оптимизация величины и стабильности коэффициента сцепления
6.4. Выводы

7. ОПЫТ ПРОМЫШЛЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ВНЕДРЕНИЯ
ОПТИМИЗИРОВАННЫХ ФМС
7.1. Результаты эксплуатационных испытаний фрикционных модификаторов трения
7.2. Результаты внедрения технологии лубрикации пары трения "гребень колеса - боковая поверхность головки рельса"
7.3. Результаты работ по оптимизации привода трехшпиндельного гайковерта путевой машины ПМГ
7.4. Эксплуатационные испытания шпал-демпферов в пути
7.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

l^i I = Qh iA *°> ) • A I = F = и частотой со0 поступает на
вход линейной подсистемы, где преобразуется в соответствии с частотной характеристикой. Тогда Н {со) = = —7—^-------T^expfp. ) »
т {со 0 - со ) х J
ГО при со < со 0 где <рХлин =
[- к при со > со
Метод идентификации ФМС, представленный в [111], имеет ограничения связанные с тем, что данный метод применим лишь для линейных систем или систем нелинейность связей которых несоизмерима с нелинейностями исследуемых узлов трения ФМС. Нелинейности жесткостных и диссипативных характеристик ФМС считаются "малыми" и не учитываются. Однако, эти "малые" нелинейности порождают автоколебания на частоте, близкой к частоте среза частотной характеристики системы.
Предварительная линеаризация ФМС значительно искажает конечные результаты, особенно если в качестве оптимизируемых параметров приняты величина и стабильность коэффициента трения (сцепления). Наиболее эффективным путем, исключающим процесс предварительной линеаризации, является натурный эксперимент или методы физического моделирования.
Процессы в ФМС транспортных средств зависят от многих факторов и связаны с последними сложными функциональными зависимостями. Поэтому большую эффективность имеют методы прогнозирования и оптимизации на стадии проектирования ФМС транспортных систем на основе использования метода идентификации по экспериментальным данным, полученным в лабораторных условиях на физической модели ФМС и синтезе системы на основе априорной информации о свойствах составляющих ее элементарных подсистем. Идентифицированная таким образом модель ФМС в целом без существенных изменений может быть использована для решения имитационной задачи на ПЭВМ.
Ограничение на выходные характеристики сложной модели дает ее составной элемент с наиболее низким уровнем отображения реального процесса.