Повышение безопасности движения поездов путем обеспечения эффективной виброзащиты локомотивных бригад

• Автор: Симак, Надежда Юрьевна
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 184 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ВИБРОЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕКАОПЕРАТОРА. ЦЕЛЬ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ.

1.1. Влияние вибрации на организм человекаоператора

машиниста локомотива.

1.2. Анализ основных направлений виброзащиты

динамических объектов

1.2.1. Пассивные системы виброзащиты

1.2.2. Активные виброзащитные системы.

1.2.3. Особенности виброзащитиых систем с компенсирующим

устройством.
1.3. Результаты практического внедрения виброзащитных систем, основанных на принципе компенсации внешних возмущений, на электровозах, автомобилях и факторах
1.4. Краткий обзор работ по применению механических систем с компенсирующим устройством, для виброзащиты человекаоператора
1.5. Цель и задачи исследования.
2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВОЗМУЩАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ф ЭЛЕКТРОПОЕЗДЕ ЭР2 В МЕСТЕ УСТАНОВКИ КРЕСЛА
МАШИНИСТА
2.1. Возмущающие факторы, действующие на подвижной состав в вертикальной плоскости
2.2. Математическая модель вертикальных колебаний электропоезда ЭР2.
2.3. Представление возмущающих факторов на рабочем месте локомотивной бригады
2.3.1. В вертикальной плоскости симметрии.
2.3.2. В горизонтальнопоперечной плоскости симметрии.
3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВИБРОЗАЩИТЫ МАШИНИСТА.
3.1. Выбор компенсирующего устройства и расчет его конструктивных параметров
3.2. Идентификация упругодиссипативных характеристик упругого подвеса
в вертикальной плоскости колебаний.
3.2.1. Методика проведения экспериментальных исследований
3.2.2. Представление упругодиссипативных характеристик виброзащитного кресла.
3.3. Выбор горизонтальных опор.
3.4. Идентификация упругодиссипативных характеристик резиновых шайб
в горизонтальнопоперечной плоскости колебаний.
3.4.1. Методика проведения испытаний.
3.4.2. Определение упругодиссипативных параметров кресла машиниста
в горизонтальнопоперечной плоскости симметрии.
4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ КРЕСЛА МАШИНИСТА.
4.1. Общая характеристика методов исследования нелинейных механических систем
4.2. Математическая модель нелинейной механической системы
4.2.1. Вынужденные колебания в вертикальной плоскости симметрии кузова электропоезда.
4.2.2. Вынужденные колебания в горизонтальнопоперечной плоскости симметрии кузова электропоезда.
4.3. Линеаризация нелинейных характеристик виброзащитной системы
4.3.1. Представление силовой характеристики компенсирующего устройства.
4.3.2. Представление силовой характеристики резиновых опор
4.4. Действие узкополосного случайного внешнего возмущения на виброзащитное кресло в вертикальной плоскости.
4.4.1. Представление узкополосного сигнала с помощью фильтра
4.4.2. Идентификация параметров на фильтре
4.4.3. Определение среднеквадратических отклонений на фильтре.
4.4.4.1 рохождение узкополосного случайного сигнала через линейную
механическую систему
4.4.5. Прохождение узкополосного случайного сигнала через нелинейную механическую систему с компенсирующим устройством.
4.4.6. Прохождение поперечного узкополосного случайного сигнала через
нелинейную систему виброзащиты с горизонтальными порами
4.5. Определение среднеквадратических значений виброускорений на рабочем месте машиниста.
4.5.1. Вертикальные виброускорения.
4.5.2. Поперечные виброускорения.
5. НАТУРНОЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИБРОЗАЩИТНОГО КРЕСЛА МАШИНИСТА С КОМПЕНСИРУЮЩИМ УСТРОЙСТВОМ НА ЭЛЕКТРОПОЕЗДЕ ЭР
5.1. Общие сведения об аппаратнопрограммном комплексе
5.2. Программа и результаты испытаний виброзащитного кресла машиниста
на натурном объекте электропоезде ЭР
5.3. Проверка модели на адекватность
5.3.1. Вертикальные колебания
5.3.2. Поперечные колебания
6. ОЦЕНКА СОЦИАЛЬНОЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ УЛУЧШЕНИЯ УСЛОВИЙ ТРУДА МАШИНИСТА ЛОКОМОТИВА ПО ВИБРАЦИОННОМУ ФАКТОРУ.
6.1. Основные положения.
6.2. Определение инвестиций на создание виброзащитного кресла.
6.2.1. Расчет затрат на проектирование виброзащитного кресла с компенсирующим устройством.
6.2.2. Расчет затрат на изготовление опытного образца виброзащитного кресла.
6.2.3. Расчет затрат на испытания виброзащитного кресла
6.3. Определение социальноэкономической эффективности
6.3.1. Оценка социальной эффективности.
6.3.2. Оценка экономической эффективности
6.3.3. Определение социальноэкономической эффективности от внедрения виброзащитного кресла
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


А. Фурмана и других исследователей. Примеры решения типичных задач оптимизации параметров виброзащитных устройств содержатся также в книге Ф. Л. Черноусько, Л. Д. Акуленко и Б. Н. Соколова . В работе В. В. Болотина изложена методика расчета параметров линейной колебательной системы с конечным числом степеней свободы, обеспечивающих максимизацию степени устойчивости, что соответствует наискорейшему затуханию свободных колебаний. Развитие новой техники, особенно транспортных средств, привело к необходимости статистического подхода к задачам виброзащиты, поскольку во многих практических приложениях возмущающие воздействия следует считать случайными. Такой подход развит в работах В. Ф. Ушкалова , В. В. Гурецкого , С. Кренделла , В. А. Светлицкого и М. Ф. Диментберга . Решение задачи оптимального синтеза системы виброизоляции, выполненное Синевым , включает в себя учет необходимых конструктивных ограничений, связанных с техническими особенностями данной конструкции ограничение габаритных размеров, относительных динамических ходов и др При этих ограничениях, имеющих противоречивый характер по отношению к качеству виброизоляции, необходимо решить задачу оптимизации значений параметров виброзащитной системы с точки зрения максимального снижения вибрации. Основными требованиями является удовлетворение санитарногигиеническим нормам на рабочем месте человекаоперагора. В настоящее время находят применение виброзащитные системы, содержащие дополнительные инерционные элементы с механизмами преобразования движения , . Особенность этих систем состоит в том, что дополнительный инерционный элемент создает силу, пропорциональную относительному ускорению. Амплитудночастотная характеристика такого виброзащитного устройства имеет провал в узкой области частот, то есть эффект от таких систем аналогичен применению динамических гасителей колебаний. Решение задачи создания эффективной виброзащиты оператора требует модельного представления тела человека в виде некоторой механической колебательной системы с сосредоточенными параметрами, упругими и диссипативными связями. В результате исследований, выполненных Б. К.В. Фроловым , установлено, что биомеханические характеристики тела человека зависят от рабочей позы и степени напряжения мышц. В работе отмечена нестационарносгь и нелинейность биодинамических свойств тела человека, т. Построению динамических моделей тела человекаоператора при воздействии на него горизонтальных вибраций посвящены работы . Макарачевым . Исследования по уточнению значений параметров динамической модели тела человека с учетом взаимодействия рук с органами управления изложены в работах , . Сочетание аналитических, численных методов и методов физического моделирования дает возможность эффективно и быстро исследовать и прогнозировать динамические свойства виброзашитных систем на стадии проектирования машин, что является одним из основных путей ускорения темпов научнотехнического прогресса. Следует отметить, что все способы и средства виброзащиты получили в настоящее время достаточно широкое развитие, однако основная масса информации по виброзащитным средствам относится к теоретическим разработкам и исследованиям, сведения по практическому применению встречаются значительно реже. Для того чтобы исключить слепой поиск и облегчить выбор наиболее перспективных виброизолирующих систем и механизмов, виброзащитные системы подвергают классификации. Существует достаточно большое количество способов классифицирования виброзашитных систем в зависимости от цели, механической структуры виброизолятора, связи вибрирующего и защищаемого объекта, а также по наиболее часто встречающимся внешним возмущениям. Одна из схем классификации средств виброизоляции человекаоператора приведена на рис. В основном различают пассивные и активные виброзащитные системы. К первым относят механические системы, состоящие из масс, упругих элементов и элементов для рассеивания энергии. Ко вторым системы, содержащие устройства для использования внешних источников энергии.