Энергосберегающий тяговый привод локомотива

 

Объект исследования: тяговый привод локомотива.

Результаты, полученные лично автором: предложена конструкция тягового привода локомотива, позволяющего значительно сократить затраты энергии локомотива и повысить его экономичность.

 

Основную часть потерь энергии в механической части тягового привода локомотива составляют потери вследствие скольжения колеса по рельсу, Для уменьшения потерь путем исключения режима буксования предложен вариант энергосберегающего тягового привода(рис.1)

Рис. 1. Энергосберегающий тяговый привод:

ИТ1, ИТ2 – источники тока, РТ1-РТ3 – регуляторы тока, БС – блок сравнения, К – ключ,

У – блок установки

Конструкция представляет собой мономоторный тяговый привод с рамным редуктором и двумя осевыми, каждый из которых связан с рамным редуктором карданным валом. Для улучшения тяговых свойств предложено использовать увеличители коэффициента сцепления, действие которых основано на воздействии на место контакта колеса и рельса магнитного поля., Индукторы для создания магнитного поля размещены на осях колесных пар, что стало возможным благодаря выбору схемы привода с осевыми редукторами и групповой схеме, создающей достаточное пространство между осью и остовом двигателя. Для оперативного контроля за изменением условий сцепления колеса с рельсом используется явление перераспределения тяговых нагрузок на колесные пары в групповом приводе. Поскольку оси тележки механически связаны, при ухудшении условий сцепления одной из осей возрастает величина ее упругого скольжения относительно рельса и тяговое усилие для этой оси существенно снижается, вызывая уменьшение продольных усилий в реактивной тяге редуктора. Это изменение регистрируется подчиненной системой регулирования, которая сравнивает продольные усилия в реактивных тягах колесных пар, и подает ток в индуктор на колесной паре, находящейся в худших условиях сцепления, за счет чего коэффициенты сцепления обеих колесных пар тележки выравниваются.

Концепция тягового привода основана на том, что механическая система тягового привода, система предупреждения буксования и устройства усиления сцепления из независимых превращаются в единую интегрированную систему, элементы которой взаимосвязаны друг с другом. Это дает основания вернуться к исследованиям технико-экономических характеристик групповых тяговых приводов локомотивов.

Материал поступил в редколлегию 25.04.2017

УДК 629.4

И.В. Хилютыч

Научный руководитель: доцент кафедры «Подвижной состав железных дорог», к.т.н. Д.Ю. Расин

igorek3296@mail.ru

МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ УНИВЕРСАЛЬНОГО
ПОЛУВАГОНА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ

ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ

Объект исследования: оптимальная расчетная схема для исследования загруженности стойки боковой стены.

Результаты, полученные лично автором: выявлена оценка рациональности использования рассматриваемых методов исследования.

Исследование было начато с построения 3D модели боковой стены.

На следующем этапе производился статический расчет на прочность. На основе геометрической трехмерной модели была построена конечно-элементная модель стены боковой, состоящая из объемных конечных элементов. Твердые геометрические тела соединены между собой в единую конструкцию, посредством команды «склеивание поверхности с поверхностью», которое создает частный вид контактного взаимодействия между сетками отдельных тел, в результате чего создается жесткое соединение.

В узлах концевых листов, торцах нижней обвязки, на полках стоек, в области соединения их с поперечными балками, вносятся ограничения - абсолютно жесткая заделка.

Расчет стены проводится от усилия распора сыпучим грузом. Давление распора прикладывалось по всей плоскости обшивки боковой стены, с распределением значения величины усилия по высоте (ноль в верхней точке и максимальное значение в нижней). Значение максимального усилия, активного давления, определяется по требованиям ГОСТ 33211-2014 (рис.1).

Рис. 1. Нагрузка, приложенная к модели

В результате анализа данной расчетной схемы, получено напряженно-деформированное состояние (НДС) боковой стены универсального полувагона от действия распора сыпучим грузом, определены значения напряжений в элементах конструкции.

Далее производилось сравнение значений напряжений, полученных при конечно-элементном анализе, с результатами, полученными по аналитическим зависимостям. В классической постановке, задача по определению нагруженности стоек боковой стены решается с применением следующей расчетной схемы (рис.5)

Рис. 2. Распределение нагрузки на стойку

В результате расчета по упрощенной расчетной схеме получили следующие значения максимальных напряжений

Упрощенная расчетная схема не учитывает следующие факторы: влияние верхней обвязки на НДС стойки, влияние соседних элементов конструкции (прогиб стоек, в зависимости от расположения в конструкции боковой стены, различен), деформацию конструкции в целом.

При расчете стены по методу конечных элементов, наибольшие напряжения получились в элементах стойки наиболее близкой к центральному сечению стены, их значения составили

На основе сравнительного анализа, делаем вывод, что разница между результатами упрощенного и подробного анализа составляет 11%. Значения напряжений в стойках полувагона не превышает допустимых значений Мпа

В целом упрощенная расчетная схема дает удовлетворительные результаты при анализе прочности, стойки. Однако при прочностном анализе кузова целиком целесообразно использовать подробные расчетные схемы метода конечных элементов, так-как они позволяют учитывать влияние на НДС всех элементов в совокупности.

Материал поступил в редколлегию 29.03.2017

 

УДК 629.4

Д.В. Чесноков, С.В. Старченко

Научный руководитель: доцент кафедры «Подвижной состав железных дорог», к.т.н. А.И. Ивахин

starsv_32@yandex.ru