name: Динамика ходовых частей вагона с учётом гироскопических свойств колёсных пар
keyword_list: КОЛЁСНАЯ ПАРА ДИНАМИКА ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ СОБСТВЕННАЯ ЧАСТОТА ГИРОСКОПИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РОТОРА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ МАЛЫХ КОЛЕБАНИЙ ЧАСТОТНОЕ УРАВНЕНИЕ ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ
abstract: Актуальность темы. На протяжении многих лет эксплуатации трёхэлементных тележек грузовых вагонов частота возникновения её неисправностей остается достаточно высокой. Это свидетельствует о том, что динамические процессы, протекающие при движении вагона, до сих пор остаются не вполне изученными. Поэтому представляется необходимым исследовать динамику всех элементов тележки с учетом их упруго-демпфирующих свойств.
  Целью диссертационной работы является исследование и анализ динамических качеств ходовых частей вагона с учётом гироскопических свойств колёсных пар. 
  Для достижения поставленной цели были сформированы следующие задачи: 
  - анализ развития и современного состояния исследований динамики ходовых частей грузовых вагонов для выявления системных проблем в разработке моделей динамики;
  - разработка математической модели движения колёсной пары по прямолинейному участку рельсового пути с учётом её гироскопических свойств и упругого проскальзывания (крипа) в зоне контакта колесо-рельс;
  - разработка математической модели синтез дифференциальных уравнений малых движений колёсной пары, при рассмотрении её в качестве ротора, вращающегося в опорах, имеющих различную жесткость в горизонтальном и вертикальном направлениях, вывод аналитической зависимости для определения собственных частот колебаний колёсной пары в функции от скорости её поступательного движения, создание методики оценки резонансных частот колебаний колёсной пары при наличии динамического дисбаланса, несоосности и эллиптичности колёс;
  - создание методики оценки динамических реакций в буксовых узлах, обусловленных гироскопическим эффектом вращающихся колёсных пар и оценка вклада гироскопических сил в динамическую нагруженность буксовых узлов и боковых рам; - разработка расчетной схемы и математической модели динамики тележки грузового вагона, алгоритма и программы расчета, позволяющих определить кинематические и динамические параметры ходовых частей тележки с учётом гироскопических свойств колёсных пар;
  - проведение численного моделирования, анализ и сопоставление результатов расчётов с экспериментальными данными, оценка адекватности разработанной математической модели динамики ходовых частей, определение параметров, отличающих разработанную модель от существующих аналогов, а также оказывающих влияние на динамические качества тележки.
  Объектом исследования является трёхэлементная тележка грузового вагона. 
  Область исследования: динамика подвижного состава, динамические качества ходовых частей вагона при движении по рельсовому пути, взаимодействие пути и подвижного состава.
  Методология и методы исследования строятся на использовании классических методов теоретической механики, методов математического анализа, теоретических методов исследования: синтеза математических моделей, методов математического и имитационного моделирования, а также эмпирических (опытных) методов, таких как анализ и сравнение результатов расчёта с экспериментальными данными для оценки уровня достоверности разрабатываемых моделей. Численное решение и визуализация результатов проводилась в программном пакете Mathematica. Экспериментальные исследования, направленные на подтверждение адекватности синтезированных математических моделей динамики колёсной пары использовался программный комплекс «Универсальный механизм». Для определения массово-инерциальных характеристик элементов тележки использовались программные пакеты твердотельного моделирования SolidWorks и Компас 3D. При анализе результатов использовалась программа Excel из пакета MS Office.
  Теоретическая и практическая значимость выполненной работы.
  - получены уравнения, позволяющие определить траекторию и длину волны извилистого движения колёсной пары с учётом ее гироскопических свойств и упругого проскальзывания в пятне контакта «колесо-рельс»;
  - получены математические зависимости собственных частот колебаний колёсной пары от скорости движения вагона и разработана методика оценки резонансных частот колёсной пары, позволяющая выявить критические скорости движения экипажа, при которых возникают наибольшие динамические воздействия, а также выработать способы вывода этих частот в зону неэксплуатационных скоростей;
  - разработана модель и методика оценки динамических реакций буксовых узлов, обусловленных гироскопическим эффектом вращающихся колёсных пар, которая, в отличие от существующих, позволяет оценить дополнительный вклад в динамическую нагруженность буксовых узлов, вызванный влиянием гироскопических эффектов от вращающейся колесной пары;
  - разработана программа расчёта динамики тележки грузового вагона с учётом гироскопических свойств вращающихся колёсных пар, позволяющая проводить анализ зависимостей конструкционных параметров тележки на динамические и ходовые качества вагона, а также сократить сроки проектирования новых типов ходовых частей грузовых вагонов за счет сокращения необходимого объема натурных экспериментальных исследований.
  Реализация результатов работы.
  С помощью разработанных методик и расчётных моделей были даны оценки причин сходов подвижного состава, на основании которых составлены акты научно-технической экспертизы по ряду происшествий. Разработанная методика и программа расчетов были переданы для использования в производственной деятельности ООО «Уральское конструкторское бюро вагоностроения (УКБВ)».
  Разработки были оценены и рекомендованы к использованию, что подтверждается актом об использовании.
  Использование теоретических результатов работы в учебном процессе на кафедре «Вагоны» СамГУПС при проведении практических и лабораторных работ по дисциплинам «Основы механики подвижного состава (Основы динамики подвижного состава)», «Математические модели объектов и процессов» подтверждается актом о внедрении результатов диссертационного исследования в учебный процесс.
chairman_dissertation_council.name: Иван
chairman_dissertation_council.surname: Андрончев
chairman_dissertation_council.patronymic: Константинович
chairman_dissertation_council.position: профессор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: AAD-2892-2020
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 57194341833
chairman_dissertation_council.orcid: 0000-0001-9427-6718
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Максим
organization_supervisor.surname: Гаранин
organization_supervisor.patronymic: Алексеевич
organization_supervisor.position: и.о. ректора
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 55.41.37
rubrics.name: Вагоны
rubrics.code: 55.41.03
rubrics.name: Теория, проектирование и экспериментальные исследования локомотивов и вагонов
oecds.code: 02.01.YR
oecds.name: TRANSPORTATION SCIENCE & TECHNOLOGY
speciality_codes.name: Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
speciality_codes.code: 05.22.07
supervisors.fio: Свечников А.А.
supervisors.scientific_degree: Кандидат технических наук
supervisors.speciality_code: Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Петров Г.И.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Саидова А.В.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ", ФГБОУ ВО САМГУПС, САМГУПС
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ"
protection_organization.ogrn: 1026301504789
protection_organization.supervisor_name: МАКСИМ
protection_organization.supervisor_surname: ГАРАНИН
protection_organization.supervisor_patronymic: АЛЕКСЕЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Федеральное агентство железнодорожного транспорта
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБОУ ВО "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ", ФГБОУ ВО САМГУПС, САМГУПС
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ"
author_organization.ogrn: 1026301504789
author_organization.supervisor_name: МАКСИМ
author_organization.supervisor_surname: ГАРАНИН
author_organization.supervisor_patronymic: АЛЕКСЕЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Федеральное агентство железнодорожного транспорта
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения