Математическое моделирование работы современных поглощающих аппаратов автосцепки и разработка программного комплекса для расчета их характеристик

• Автор: Фатьков, Эдуард Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1 Анализ работ и программных пакетов в области моделирования продольной динамики железнодорожного подвижного состава.

1.2 Виды амортизаторов удара и физические принципы их работы

1.3 Постановка задачи исследования

Глава 2. Математическое моделирование работы современных поглощающих аппаратов

2.1 Основные подходы к математическому моделированию работы поглощающих аппаратов. Идентификации параметров математических моделей.

2.2 Математическая модель фрикционнополимерного аппарата МКП

2.3 Математическая модель фрикционноэластомерного аппарата ПМКЭ

2.4 Математическая модель эластомерного аппарата ЭПА

2.5 Расчетноэкспериментальное исследование характеристик гидпрополимерного поглощающего аппарата ГП0А
Глава 3. Методика имитационного моделирования условий эксплуатации вагона
3.1 Анализ эксплуатационных факторов, определяющих работу поглощающих аппаратов
3.2 Основные показатели работы поглощающих аппаратов.
3.3 Математические модели различных типов вагонов
3.4 Математическое моделирование маневровых соударений и поездных режимов
3.5 Моделирование режима выжимания вагона
Глава 4. Разработка программного комплекса для расчета характеристик поглощающих аппаратов
4.1 Формирование системы дифференциальных уравнений
4.2 Численное интегрирование системы дифференциальных уравнений
4.3 Структура программного комплекса
4.4 Реализация численных методов для анализа динамических процессов
4.5 Тестирование программного комплекса
Глава 5. Комплексное исследование прикладных проблем оценки характеристик поглощающих аппаратов на грузовых вагонах
5.1. Использование программного комплекса для расчета характеристик поглощающих аппаратов на вагонахцистернах
5.2 Исследование влияния перспективных поглощающих аппаратов на продольную динамику тяжеловесных поездов
5.3 Оценка энергетической нагружен пости поглощающих аппаратов автосцепки с использованием методики имитационного моделирования условий эксплуатации
5.4 Расчетная оценка влияния различных поглощающих аппаратов на устойчивость вагонов от выжимания
Заключение
Список литературы


Из отечественных разработок программного обеспечения в области моделирования динамики железнодорожных экипажей можно выделить программные комплексы «Универсальный механизм» и «Дионис». ПК «Универсальный механизм», разработанный в Брянском государственном техническом университете под руководством д. Д.Ю. Погорелова, первоначально создавался как универсальный инструмент анализа кинематики и динамики механических систем. Позднее он был дополнен специализированным железнодорожным модулем, включающим в себя модели контактных сил, а также ряд специализированных инструментов для формирования макрогеометрии пути, профилей колес и рельсов, неровностей путевой структуры и т. ПК «Дионне» разработан на каф. Вагоны и вагонное хозяйство» МГУПС (МИИТ) усилиями Г. И. Петрова, В. Д. Хусидова и других. ПК «Дионис» состоит из нескольких независимых между собой вычислительных и функциональных блоков, которые взаимодействуют под управлением главной программы. Развитие программных комплексов, накопленный опыт в моделировании динамики железнодорожных экипажей и рост вычислительной мощности персональных компьютеров сделали возможным решение прикладных задач моделирования динамики поездов. Однако стоит отметить, что все программные комплексы дорогостоящи и требуют от пользователя специальной подготовки. Кроме того, универсальность пакетов предполагает достаточно сложный интерфейс, недостаточное быстродействие и невозможность решать специализированные задачи. Затруднено решение задач продольной динамики поезда из-за сложности моделирования ряда режимов эксплуатации: различных видов торможения, движения по переломам профиля и др. Представляет также большие сложности введение в эти программные пакеты математических моделей современны поглощающих аппаратов в виде систем существенно нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих динамические процессы в новых полимерных и эластомерных материалах. Поэтому актуальным является создание проблемно-ориентированных программных комплексов, направленных на решение задач продольной динамики. Несмотря на наличие работ, посвященных разработке математических моделей поглощающих аппаратов и расчету их показателей работы, многие вопросы рассмотрены недостаточно, что связано с многообразием условий эксплуатации подвижного состава, а также с разнообразием применяемых конструкций поглощающих аппаратов. Автор выражает признательность научному руководителю, заведующему кафедрой «Динамика и прочность машин» Брянского государственного технического университета (БГТУ) доктору технических наук Алексею Петровичу Болдыреву, заслуженному деятелю науки и техники РФ доктору технических наук профессору Борису Григорьевичу Кегли ну, а также сотрудникам кафедры «ДПМ» БГТУ и ООО «НПП Дипром»: ШлЮшенкову А. П., Прилепо Т. H.A. Гурову А. М., Евтюхову И. А. за помощь и ценные консультации, данные в ходе работы над диссертацией. Увеличение веса поездов и грузоподъемности вагонов [, , , , 8, 5], рост скорости их движения и интенсивности маневровых операций приводят к возникновению ударов большой силы, воспринимаемых автосцепным устройством. Эти удары нередко вызывают повреждения вагонов и грузов, приводя! Наиболее эффективным средством снижения силы удара является применение специальных амортизаторов, сущность работы которых состоит в преобразовании кинетической энергии соударения в другие виды. В современном отечественном и зарубежном подвижном составе наибольшее применение нашли фрикционные, гидрофрикционньге, эластомерные, резинометаллические и г идрополимерные амортизаторы удара. Таблица 1. Для фрикционных амортизаторов в качестве подпорно-возвратного устройства используются заневоленные пружины из высокопрочных сталей, что позволяет получить значительную энергоемкость комплекта при линейной характеристике подпорной части. Однако их жест кость все же недостаточна, и в последнее время вместо пружин вес чаще начинают использоваться полимерные материалы, которые позволяют получить нелинейную характеристику и увеличить энергоемкость аппарата.