ТОШКЕНТ ДАВЛАТ ТЕХНИКА УНИВЕРСИТЕТИ ВА
«ЎЗБЕКЭНЕРГО» АЖ ИЛМИЙ ТЕХНИК МАРКАЗИ ҲУЗУРИДАГИ
ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ DSc.27.06.2017.T.03.03 РАҚАМЛИ
ИЛМИЙ КЕНГАШ АСОСИДА ТУЗИЛГАН БИР МАРТАЛИК
ИЛМИЙ КЕНГАШ
ТОШКЕНТ ТЕМИР ЙЎЛ МУҲАНДИСЛАР ИНСТИТУТИ
МУХАМЕДОВА ЗИЁДА ГАФУРДЖАНОВНА
АВАРИЯ-ТИКЛАШ АВТОМОТРИСАЛАРНИНГ ДИНАМИК
ТАВСИФЛАРИНИ ОПТИМАЛЛАШТИРИШ ВА ЭНЕРГИЯ
САМАРАДОРЛИГИНИ ОШИРИШ
05.08.05 - Темир йўлларнинг ҳаракатланувчи таркиби, поездларни тортиш ва
электрлаштириш
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ БЎЙИЧА ФАЛСАФА ДОКТОРИ (PhD)
ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Ташкент – 2017
1
УДК 629.423.31; 621.822
Техника фанлари бўйича фалсафа доктори (PhD) диссертацияси
автореферати мундарижаси
Оглавление автореферата диссертации доктора философии (PhD) по
техническим наукам
Content of the dissertation abstract of doctor of philosophy (PhD) on
technical sciences
Мухамедова Зиёда Гафурджановна
Авария
тикловчи
автомотрисаларнинг
динамик
тавфсиларини
оптималлаштириш
ва
энергия
самарадорлигини
ошириш................................................................................................................3
Мухамедова Зиёда Гафурджановна
Оптмизация
динамических
характеристик
и
повышения
энергоэффективности
аварийно-восстановительных
автомотрис
..............................................................................................................................17
Mukhamedova Ziyoda Gafurdjanovna
Optimization of dynamic characteristics and increase of energy efficiency of
emergency-repair rail service car.........................................................................31
Эълон қилинган ишлар рўйхати
Список опубликованных работ
List of publications .............................................................................................34
2
ТОШКЕНТ ДАВЛАТ ТЕХНИКА УНИВЕРСИТЕТИ ВА
«ЎЗБЕКЭНЕРГО» АЖ ИЛМИЙ ТЕХНИК МАРКАЗИ ҲУЗУРИДАГИ
ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ DSc.27.06.2017.T.03.03 РАҚАМЛИ
ИЛМИЙ КЕНГАШ АСОСИДА ТУЗИЛГАН БИР МАРТАЛИК
ИЛМИЙ КЕНГАШ
ТОШКЕНТ ТЕМИР ЙЎЛ МУҲАНДИСЛАР ИНСТИТУТИ
МУХАМЕДОВА ЗИЁДА ГАФУРДЖАНОВНА
АВАРИЯ-ТИКЛАШ АВТОМОТРИСАЛАРНИНГ ДИНАМИК
ТАВСИФЛАРИНИ ОПТИМАЛЛАШТИРИШ ВА ЭНЕРГИЯ
САМАРАДОРЛИГИНИ ОШИРИШ
05.08.05 - Темир йўлларнинг ҳаракатланувчи таркиби, поездларни тортиш ва
электрлаштириш
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ БЎЙИЧА ФАЛСАФА ДОКТОРИ (PhD)
ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Ташкент – 2017
3
Техника фанлари бўйича фалсафа доктори (PhD) диссертацияси мавзуси
Ўзбекистон Республикаси Вазирлар Маҳкамаси ҳузуридаги Олий аттестация
комиссиясида № B2017.2.PhD/T120. рақам билан рўйхатга олинган.
Диссертация Тошкент темир йўл муҳандислар институтида бажарилган.
Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз(резюме)) Илмий кенгаш
веб-саҳифасида (www.tdtu.uz) ва «ZiyoNet» Ахборот таълим порталида (www.ziyonet.uz)
жойлаштирилган.
Илмий раҳбар: Хромова Галина Алексеевна
техник фанлар доктори, профессор
Расмий оппонентлар:
Шарипов Конгратбай Авезимбетович
техник фанлар доктори,
профессор
Зайнуддинов Нуриддин Савранбек уғли
техник фанлар номзоди
Етакчи ташкилот: Тошкент ирригация ва қишлоқ хўжалиги
механизациялаш муҳандислари институти
Диссертация химояси Тошкент давлат техника университети ва «Ўзбекэнерго» АЖ
илмий техник маркази ҳузуридаги DSc.27.06.2017.T.03.03 рақамли илмий кенгаш асосида
тузилган бир марталик илмий кенгашнинг 2017 йил «__»_________ соат___даги
мажлисида бўлиб ўтади. Манзил: 100095, Тошкент, Университет кўч., 2. Тел./факс:
(99871)227-10-32, e-mail: tadqiqotchi@tdtu.uz
Диссертация билан Тошкент давлат техника университетининг Ахборот-ресурс
марказида танишиш мумкун (__рақами билан руйхатга олинган). Манзил: 100095,
Тошкент, Университет кўч., 2. Тел./факс: (99871)227-03-41.
Диссертация автореферати 2017 йил «__ » _______куни тарқатилган.
(2017 йил «___» _____ даги __ рақамли реестр билан баённомаси)
Қ.Р. Аллаев
Илмий даражалар берувчи бир марталик
илмий кенгаш раиси,т.ф.д., профессор
О.Х. Ишназаров
Илмий даражалар берувчи бир марталик
илмий кенгаш илмий котиби,
т.ф.д.
М.И. Ибадуллаев
Илмий даражалар берувчи бир марталик
илмий кенгаш қошидаги илмий семинар
раиси, т.ф.д., профессор
4
КИРИШ (фалсафа доктори (PhD) диссертацияси аннотацияси)
Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати.
Жахонда
индустриал ривожланиш жараёни капитал таъмирлаш жараёнида фойдали
ишлатилиш муддатини узайтириш билан айрим конструктив узелларни
модернизациялаш йўли орқали эксплуатациядаги мавжуд темир йўл техникаси
ишлаш ишончлилигини ошириш масалалари долзарб аҳамият касб этмоқда.
Бугунги кунга келиб темир йўл инфратузилмасининг ўзи, ҳам унинг
ҳаракатланувчи таркибининг табиий эскириш жараёни давом этиб, унинг
тўзиш даражаси аксарият ҳолларда 74
2
- 80%
1
дан ҳам ортиб кетади.
Швейцария, Германия, Австрия каби жаҳоннинг тараққий этган
мамлакатларида
ҳаракатланувчи таркиб механик конструкцияларини
модернизациялаш ва лойиҳалаштиришга алоҳида эътибор қаратилиб, бу
натижада энергия ва ресурсларнинг тежалиши, улардан фойдаланиш муддати
узайтирилишига кўмаклашади.
Мустақиллик йилларида иқтисодиётнинг муҳим тармоғи бўлган темир
йўл транспортини сифат жиҳатдан ривожлантириш ва замонавий талаблар
асосида соҳанинг техник-технологик даражасини юксалтиришга алоҳида
эътибор қаратилди. Ўтган давр мобайнида амалга оширилган мақсадли чора
тадбирлар натижасида муайян ютуқларга эришилиб, жумладан юк ва
йўловчиларни ташиш учун янги самарали локомотивлардан фойдаланиш
йўлга қўйилди, дизел ёқилғиси ва электр энергия сарфини камайтириш, барча
тур ва модификацияли темир йўл ҳаракатланувчи таркибининг хизмат
муддатларини узайтириш, таъмирлашларнинг режадан ташқари турлари
сонини озайтиришга эришилди. Бугунги кунда мамлакатимиз темир йўл
соҳаси олдида 2017–2021 йилларда Ўзбекистон Республикасини ривожлан
тиришнинг бешта устувор йўналиши бўйича Ҳаракатлар стратегиясида
белгиаланган муҳим вазифалар, жумладан
“
ишлаб чиқаришни модернизация
қилиш, техник ва технологик жиҳатдан янгилаш, ишлаб чиқариш, транспорт
коммуникация ва ижтимоий инфратузилма лойиҳаларини амалга оширишга
қаратилган фаол инвестиция сиёсатини олиб бориш, ....иқтисодиётда энергия
ва ресурслар сарфини камайтириш, ишлаб чиқаришга энергия тежайдиган
технология-ларни кенг жорий этиш, ... иқтисодиёт тармоқларида меҳнат
унумдорлигини ошириш”дан келиб чиққан ҳолда муҳим вазифалар турибди.
Бу борада соҳада авария-тиклаш автомотрисаларнинг динамик тавсифларини
оптималлашти-риш ва энергия самарадорлигини ошириш алоҳида аҳмият
касб этади.
Жахонда ишлаб чиқарилаётган темир йўл транспорт воситалари
ҳаракатланувчи таркибнинг мустаҳкамлиги ва ишончлигини ошириш
юзасидан мқсадли илмий-тадқиқот ишларини амалга оширишга алоҳида
эътибор қаратилмоқда. Бу борада мавжуд темир йўл ҳаракатланувчи
таркибини модернизациялаш, янгилаш ва хизмат муддатини узайтириш
юзасидан янги вазифаларни амалга оширишда махсус ҳаракатланувчи таркиб
___________________
1
www.mdpi.com/2076-3298/4/2/39.PDF
2
https://rg.ru/2014/04/01/lising.html
5
учун рационал динамик тавсифларни танлашни оптималлаштиришнинг
мустаҳкамлик ва ишончлиликни мезонлари ҳисобга олган ҳолда самарали
техник ечимларни асослаш, темир йўл транспорт воситасининг гидравлик
тебраниш сўндиргичнинг самарали конструкцияси ҳамда дифференциал
тенгламалар ва алгоритмлар тизимларини эквивалент ўзгартиришнинг янги
услубиётини ишлаб чиқиш йўналишида амалга оширилаётган илмий
изланишлар аҳамиятли ҳисобланади.
Ўзбекистон Республикаси Президентининг «2009-2013 йилларда Темир
йўл соҳасини ривожлантириш ва модернизация қилишнинг комплекс дастури
тўғрисида» 2009 йил 18 мартдаги ПҚ-1074-сон қарори, 2017 йил 7 февралдаги
ПФ-4947-сон “Ўзбекистон Республикасини янада ривожлантириш бўйича
Ҳаракатлар стратегияси тўғрисида”ги фармонлари, 2010 йил 21 декабрдаги
ПҚ-1446-сон “2011-2017 йилларда инфратузилмани, транспорт ва
коммуникациялар қурилишини жадал тараққий эттириш тўғрисида”ги Қарори
ҳамда мазкур фаолиятга тегишли меъёрий-ҳуқуқий хужжатларда белгиланган
вазифаларин амалга оширишга ушбу диссертация тадқиқоти муаян даражада
хизмат қилади.
Тадқиқотнинг республика фан ва технологиялари ривожланишни
устувор йўналишларига мослиги.
Ушбу тадқиқот республика фан ва
технологиялар ривожлантиришнинг II. «Энергетика, энергия ва ресурс
тежамкорлик» устувор йўналишига мувофиқ бажарилган.
Муаммонинг ўрганилганлик даражаси.
Ҳаракатланувчи таркиб
механик тизимлари (турли узел ва деталлари) динамик мустаҳкамлиги ва
ишончлилиги ҳисоби назариясининг турли жиҳатлари ишлаб чиқилишига
Marijonas Bogdevicius, Rasa Zygiene, Bureika Gintautas, and Rimantas Subačius
(Vilnius Gediminas Technical University, Lithuania), Ioan Sebesan and Dan Baiasu
(Polytechnic University of Bucharest, Romania), Anyakwo, A. & Pislaru, C. &
Ball A. (UK Centre for Diagnostic Engineering, University of Huddersfield, UK),
Bruni, S. (Polytechnical University of Milano, Italy), Dahlberg, T. (Linkoping
University, Sweden) каби олимларнинг илмий тадқиқотлари катта таъсир
кўрсатиб, МДҲ мамлакатларида ушбу масалалар устида МИИТ, ПГУПС,
МАИ, ВНИИЖТ, ОАО «РЖД» каби эътиборли илмий мактаблар ва шу
даргоҳларнинг йирик олимлари иш олиб бордилар. Рессорали осма ва
ҳаракатланувчи таркиб рамаси тебранишлари жараёнларини ўрганиш билан
боғлиқ мураккаб масалаларни ҳал қилиш ва назарий хулосаларни текширишга
Россия Темир йўл транспортининг Илмий-тадқиқотчилик Институти (ЦНИИ
МПС) ва Россия Вагонсозлик Илмий-тадқиқотчилик Институти (НИИВ) каби
даргоҳлар катта ҳисса қўшиб, улар назарий тадқиқотлар билан бирга
стендларда, ҳам табиий шароитлардаги кўплаб тажрибаларни ҳам амалга
оширдилар.
Экипажлар юк тушадиган каркаси ва улар рессорали осмасини тадқиқ
этиш ва такомиллаштириш эквивалент вазифалари улар пайдо бўлиши билан
бирга, автомобиллар мисолида, ёки темир йўл транспорти пайдо бўлиши
билан бирга юзага келдилар. Транспорт воситалари динамикаси назарияси ва
амалиётини ўрганишга С.П. Тимошенко, Я.Г. Пановко асарларида асос
6
солиниб, сўнг бу йўналиш А.М. Годицкий - Цвирко, М.В. Винокуров
томонидан давом эттирилди. М.Ф. Вериго, С.В. Вершинский, В.А. Лазарян
илмий тадқиқотларида рельсли экипажларнинг ўз тебранишлари ва мажбурий
тебранишларини тадқиқ этишнинг замонавий услублари, уларни йўлнинг
юқори қурилмаси билан ўзаро таъсирлашиши масалалари нисбатан тўлиқ
кўриб чиқиб, шунингдек рессорали осмалар ва автотиркама воситаларидаги
турли демпферлар ва тебраниш сўндиргичларни қўллаш таҳлили ҳам
берилган. Ушбу масалаларни ҳал қилинишига Л.О. Грачев, И.П.
Исаев, В.А. Камаев, Л.Н. Никольский, Е.Н. Никольский, А.Н. Савоськин,
М.М. Соколов, А.Д. Глущенко, О.В. Лебедев, Г.А. Хромова, Ш.С. Файзибаев
ва шу каби қатор олимлар ўз тадқиқотлари билан жиддий ҳисса қўшдилар.
Ўзиюрар рельсли экипажлар динамикасини ўрганишда, айниқса кўтариш
транспорт ускуналарини ҳисобга олишда юк тушадиган рамалар ва кузовлар
қайишқоқлигини, шунингдек ускуналарни жойлаштиришда оғирликни
тақсимлашни ҳисобга олиш талаб этилади. Яъни рельсли ўзиюрар экипажда
ўрнатилган ускуналар массаси рама узунлиги бўйича ўзгарувчан бўлиб, у
шунингдек вертикал жойлашишига кўра ҳам ўзгариб туради. Бунда, масалан,
мотовоз ёки автомотрисанинг юкни кўтариш ва баландлик ва узунлик бўйича
силжитиш ишларида кузов рамаси, рессора осмаси ва юриш қисмига
каттагина динамик юклама тушади. Аввалроқ бажарилган ишларда ушбу
омиллар ҳисобга олинмаган эди.
Тадқиқотининг диссертация бажарилган олий таълим муассасаси
нинг илмий-тадқиқиот ишлари режалари билан боғлиқлиги
. Диссерта
ция тадқиқоти Тошкент темир йўл муҳандислари институтининг илмий
тадқиқиот ишлари режаси асосида: №Ф2-001 «Тезюрар ва катта тезликдаги
электр ҳаракатланувчи таркиб учун демпферлар динамик мустаҳкамлиги
ҳисоби услубларини ишлаб чиқиш» (2012-2016 йй.) фундаментал ва №А3- 032
«Автотиркамалар
ва улардаги зарб ютиш қурилмалари динамик
мустаҳкамлиги ҳисоби услубларини ишлаб чиқиш» (2015-2017 гг.),
шунингдек №ЁО-А3-001 «Транспорт машинасозлиги учун авария-тикловчи
автомотрисаларнинг
механик
узелларини
ва
қисмларни
динамик
мустаҳкамликка ҳисоблаш усулларини ишлаб чиқиш» амалий лойиҳалар
(2017-2018 гг.), шунингдек «Ўзбекистон темир йуллари» АЖ бўйича
Машиналар, механизмлар ва темир йўл техникаси Бошқармаси билан тузилган
№93 «O’ztemirmashta’mir» УК да АДМ (АДМ-1) типидаги юк дрезиналарини
капитал-тиклаш таъмирининг технологик жараёнини ва хизмат муддатини
узайтириш услубиёти технологик жараёнини ишлаб чиқиш» инновацион
хўжалик шартномаси доирасида бажарилган.
Тадқиқотнинг мақсади
АДМ-1 автомотрисаларни капитал таъмирлашда
динамик тавсифларни яхшилаш ва мустаҳкамлик ва ишончлиликни ва
энергия самарадорлигини ошириш мақсадида модернизациялаш усулини
ишлаб чиқаришдан иборат.
Тадқиқот вазифалари
:
махсус ҳаракатланувчи таркиб кузовлари рамаси, рессорали осмаси ва
юриш қисмлари тебранишларининг, улар динамик тавсифларини
7
оптималлаштиришни ҳисобга олган ҳолдаги, математик моделларини яратиш;
АДМ (АДМ-1) типидаги автомотрисасининг вертикал ва горизонтал
тебранишларини
уларнинг
динамик
жиҳатларини
ва
энергия
самарадорлигини яхшилаш билан баён этадиган математик модели
тизимларини эквивалент ўзгартириш учун дифференциал тенгламалар
услубиётларини ва алгоритмларни ишлаб чиқиш;
АДМ (АДМ-1) типидаги авария-тиклаш автомотрисаси (автодрезинаси)
тебранишларини моделлаштиришнинг аналитик-рақамли услубларини ишлаб
чиқиш.
Тадқиқотнинг объекти
сифатида ўзи юрар харакатланувчи таркиб
АДМ (АДМ-1) типидаги авария-тиклаш автомотриса олинган.
Тадқиқот
предмети
АДМ (АДМ-1) авария-тиклаш автомотрисалари нинг фойдали
эксплуатация муддати узайтириш, энергия самарадорлигини ошириш ва
ҳаракат хавфсизлиги жараёнлари олинган.
Тадқиқот услуллари.
Тадқиқотлар жараёнида, машиналар динамикаси
ва мустаҳкамлиги усулллари, математик таҳлил, Фурье усули, бўлакли
чизиқли аппроксимациялаш ва итерациялар услулини қўллаш асосида
ўтказилган.
Тадқиқотнинг илмий янгилиги
қуйидагилардан иборат:
АДМ (АДМ-1) типидаги автомотрисалари вертикал ва горизонтал
тебранишларини тасвирлайдиган математик модел учун дифференциал
тенгламалар ва алгоритмлар тизимларини эквивалент ўзгартиришнинг янги
услубиёти ишлаб чиқилди;
АДМ (АДМ-1) типидаги авария-тиклаш автомотрисалари рамасининг
юк тушадиган каркаси динамик мустаҳкамлигининг, гармоник юкламалар
амал қилганидаги, унинг даврий уланишлари нотекис йўл бўйлаб
ҳаракатланганида уч қисмлари қайишқоқ сиқилган ҳолдаги аналитик рақамли
ҳисоблаш услуби ишлаб чиқилган
;
махсус ҳаракатланувчи таркиб учун рационал динамик тавсифларни
танлашни оптималлаштиришнинг мустаҳкамлик, энергиятежамкорлик ва
ишончлиликни мезонлари ҳисобга олган ҳолда асосланган минимал
даражадаги амплитуда, тезлашишлар, экспонента кўрсаткичи модулли
қиймати, ҳаракатланиш критик тезлигининг максимал даражаси, шунингдек
минимал даражадаги ўртача квадратик хатолик
;
темир йўл транспорт воситасининг тебранишларини сўндариш учун
гидравлик тебраниш сўндиргичнинг самарали конструкцияси ишлаб
чиқилган.
Тадқиқотнинг амалий натижалари
қуйидагилардан иборат: дизелли
монтаж АДМ-1 автомотрисасини «O’ztemiryo’lmashta’mir» УК шароитларида
капитал таъмирлашда унинг хизмат муддатини узайтириш билан бош рамаси
деталларини кучайтиришга оид йўриқнома» ишлаб чиқилган.
Тадқиқот натижаларининг ишончлиги.
Тадқиқот натижаларининг
ишончлиги материаллар қаршилиги, машиналар динамикаси ва
8
мустаҳкамлигига оид маълум стандарт услубларини, шунингдек рақамли
услублар: Фурье, бўлакли-аппроксимация ва итерациялар каби услубларни
қўллаш; тадқиқотлар натижаларини маълум маълумотлар ва тажриба
тадқиқотлари натижалари билан қиёслаш орқали таъминланган.
Тадқиқот натижаларининг илмий ва амалий аҳамияти.
Тадқиқот
натижаларининг илмий аҳамияти механик узел ва деталларнинг
мустаҳкамлиги
ва
ишончлилигини
ҳамда
поездлар
ҳаракатланиш
хавфсизлигини ошириш мақсадида АДМ (АДМ-1) типидаги автомотрисалар
каби махсус ўзиюрар ҳаракатланувчи таркибнинг тебранишлари бўйича
динамик ҳисоб-китобларни амалга ошириш имконини берадиган муҳандислик
амалий услубини ишлаб чиқилгани ҳамда АДМ (АДМ-1)
типидаги
автомотрисаларни модернизациялаш ва улар хизмат муддатини узайтириш
бўйича ҳисоб-китоб қилишнинг яратилган воситалари ва таклиф қилинган
услубларини
махсус
ўзиюрар
ҳаракатланувчи
таркибнинг
янги
конструкцияларини лойиҳалаштириш имконини бериш билан изоҳланади.
Тадқиқот натижаларининг амалий аҳамияти темир йўл транспорт
воситаси учун мўлжалланган «Тебранишларнинг гидравлик сўндиргичи»
ихтиросининг
қўлланилиши
мумкин
бўлган
тизимлар
ишининг
ишончлилигини оширишга хизмат қиладиган янги такомиллаштирилган
конструкциялари ишлаб чиқиш ҳамда модернизациялаш усулининг тегишли
конструкциянинг мустаҳкамлиги ва ишончлилигини ошириш билан фойдали
ишлатиш муддатини 8-12 йилгача узайтириш, контакт тармоғи таянчларида
ўрнатилган контакт тармоғи ва ҳаво линияларига хизмат кўрсатиш ва уларни
таъмирлашда ишлар хавфсизлигини таъминлаш ва умумий ҳаракатланиш
хавфсизлигини таъминлаш билан изоҳланади.
Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши.
Авария-тиклаш
автомотриса динамик тавсифларини оптималлаштиришни ва энергия
самарадорлигини ошириш ишлаб чиқиш бўйича олинган илмий натижалар
асосида
:
«Дизелли монтаж АДМ-1 автомотрисасини «O’ztemiryo’lmashta’mir»
УК шароитларида капитал таъмирлашда унинг хизмат муддатини узайтириш
билан бош рамаси деталларини кучайтиришга оид йўриқнома» амалиётга
жорий қилинган («Ўзбекистон темир йуллари» 18.08.2017 № НГ/3804-17 АЖ
маълумотномаси). мазкур йўриқнома АДМ (АДМ-1) типидаги
автомотрисаларнинг фойдали ишлатиш муддатини 8-12 йилгача узайтириш
билан капитал-тиклаш таъмири бажариш имконини беради;
ишлаб чиқилган темир йўл транспорт воситасининг тебранишлар
гидравлик сўндиргичининг модернизацияланган конструкциясига Ўзбекис
тон Республикаси Интеллктуал мулк агентлигинг ихтирога патетни олинган
(IAP 05463-2017 й.). Мазкур ихтиро автомотрисани ҳаракат кисимларини
такоминлаштириш имконини беради;
электротехника мажмуалари ва тизимлари мутахассислиги магистра тураси
биринчи босқичи учун «Динамикани математик моделлаштириш ва
мустаҳкамликни ошириш» мавзусидаги ўқув қўлланма (УДК 621.536; 628.01,
9,5 б.т) таълим жараёнига жорий қилинган (Ўзбекистон Республикаси Олий
9
таълим ва ўрта махсус вазирлиги 24.08.2017 №89-03-1699 маълумотномаси).
Мазкур ўқув қўлланма электромеханик магистрларни таййёрлаш сифатини
ошириш имконини беради;
Тадқиқот натижаларининг апробацияси.
Тадқиқот натижалари 8 та
илмий-амалий конференциялар, илмий мактаблар ва семинарларда, шу
жумладан 3 та халқаро конференциялар ва 3 та республика илмий-амалий
конференцияларида апробациядан ўтди.
Тадқиқот натижаларининг эълон қилинганлиги.
Диссертация
мавзуси бўйича жами 22 та илмий иш, хорижий журналда 2 та мақола,
Республика журналларида 8 та мақола чоп этилган бўлиб, Ўзбекистон
Республикасининг битта ихтиро Патенти, битта ЭҲМ дастури Гувоҳномаси
мавжуд.
Илмий иш тузилмаси ва ҳажми.
Диссертация кириш қисми, тўрт боб,
хулоса қисми, фойдаланилган адабиётлар рўйхати, иловалардан ташкил
топган. Диссертация ҳажми 123 бетни ташкил этади.
ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ
Кириш
қисмида диссертация мавзусининг долзарблиги ва талаб
этилганлиги асосланиб, унинг мақсади ва вазифалари, шунингдек тадқиқот
объекти, предмети ва услублари шакллантирилади, тадқиқотнинг илмий
янгилиги ва амалий натижалари баён этилиб, олинган натижаларнинг
ишонарлилиги асослаб берилади, диссертация ишининг амалиётга татбиқ
этилиш натижалари, апробациялар ва чоп этилган ишлар келтирилиб, иш
тузилмаси ва диссертацияга оид маълумотлар бериб ўтилган.
Диссертациянинг
«Махсус
ўзиюрар
ҳаракатланувчи
таркиб
динамикаси соҳасидаги илмий-техник манбалари (адабиётлари) обзори»
деб ном олган биринчи бобида илмий-техник ва патент адабиётлари обзори
келтирилиб, шунингдек параметрик оптималлаштириш масаласини ҳал
қилишга
бўлган
ёндашувлар
таҳлили
берилган.
Параметрик
оптималлаштириш, тизимнинг муайян мезон нуқтаи назаридан энг мақбул
параметрлари қийматларини излаб топиш жараёни сифатида турли
ёндашувлар ёрдамида ҳал қилиниши мумкин.
Бундан ташқари автомотрисанинг эксплуатацион технологиябоплигини
ҳисобга олган ҳолда профилактика ишларининг нима учун мўлжалланганлиги
ва оптимал оралиғини аниқлаш мақсадидаги таҳлил бажарилди. "Ўзбекистон
темир йўллари" АЖ да ишлатиладиган автомотрисалар шикастланишлари ва
уларнинг ишдан чиқишларига олиб келган режимлари сабабларини ўрганиш
шуни кўрсатдики,
шикастланишларнинг 50% механик, 31,8% электр ва 18,2% гидравлик
ускуналарга тўғри келади. Автомотриса носозлигини излаб топиш ва уни
бартараф этиш, унинг ишдан чиқиш имкониятини баҳолаш, операциянинг
сифат кўрсаткичларини, мураккаб механик, электр ва гидравлик ускуналар
қўлланадиган технологик жараённи назорат қилиш оқибатида аниқ,
келишган ҳолда ишлашга, контакт тармоғининг асосий ишларини намойиш
10
этиш имконини берадиган статик ва динамик барқарорликка эришилиши
кўзда тутилган.
«АДМ (АДМ-1) типидаги автомотрисалар механик узеллари ва
деталларига кучайтирувчи қўйилмаларни ўрнатиш учун мустаҳкамлик
ҳисоб-китоблари бўйича назарий тадқиқотлар ва унинг математик
моделини тузиш»
деб номланган иккинчи боб АДМ (АДМ-1) типидаги
автомотрисалар
механик
узеллари
ва
деталларига
кучайтирувчи
қўйилмаларни ўрнатиш учун квазистатик мустаҳкамлик ҳисоб-китобларига
бағишланган бўлиб, унда АДМ-1 автомотрисаси бош рамасининг статик
ҳисоби, шунингдек MathCAD14 дастурлаш муҳитида ҳар бир кесимнинг
геометрик ҳисоби амалга оширилган.
Рама боковинасининг автотиркамалар ўқлари бўйлаб 1,0 МПа кучлари билан
букилишидаги (сиқилишидаги) умумий зўриқишлар ҳисоблаб аниқланган
σ
∑
=
σ
+
σ
≤
[
σ
]
2
cd
(1)
2
ИЗГ
ПР СЖ
maxi
i
и
σ
∑
=
σ
+
σ
≤
[
σ
]
2
cd
(2)
2
ИЗГ
ПР раст
maxi
i
бунда боковинанинг кучайтирилмаган қисми учун
(
)
cd
M
+
M
ИЗГi в
ИЗГ i
σ
max
=
(3)
W
cd
i
боковина (бўйлама балкалар) кучайтирилган қисми учун эса кесимларнинг
қуйи толаларида
(
)
cd
M
+
M
ИЗГiУ в
ИЗГ iУ
σ
max
=
(4)
W
cd
iУ
1 расм АДМ-1 автомотрисаси бош рамасининг ҳисобий схемаси
ЭҲМ дан фойдаланган ҳолда амалга оширилган ҳисоб-китоблар натижасида
кучайтирувчи қўйилмалар пайвандланганидан (ўрнатилганидан) кейин
ҳисобий режимларда АДМ-1 автомотрисаси бош рамасининг
мустаҳкамлигини белгилаб берадиган максимал зўриқишларга эга бўлинган.
11
1 жадвал
Режим номланиши
Максимал кучланиш, МПа
Автотиркамалар
ўқи бўйича
100
т
(1 МН) куч
билан сиқиш
Қўшимча зўриқишлар
148,2
Оғирлик тушиши билан
бирга умумий зўриқишлар
207,8
Автотиркамалар
ўқи бўйича
100
т
(1 МН) куч
билан чўзиш
Қўшимча зўриқишлар
148,2
Оғирлик тушиши билан
бирга умумий зўриқишлар
207,8
АДМ-1 автомотрисасининг кучайтирувчи қўйилмали бош рамаси ҳисобий
режимлари юкламасининг эҳтимолий энг номақбул бирикмалари учун
ҳисоблаб аниқланган умумий зўриқшларнинг максимал қийматлари йўл
қўйиладиган даражадан ортиқ эмас. Ҳар иккала режимлар учун барча
кесимлардаги юкланиш йўл қўйиладиган чегаравий даражадан паст -
[
σ
]
=
±
218
МПа
«Вертикал рессоралаш тизимига эга бўлган АДМ (АДМ-1) типидаги
автомотрисалар тебранишларини моделлаштириш (12- массали
тизимдлан иборат бўлган ўзиюрар икки ўқли экипаж кўринишидаги)»
деб номланган учинчи бобда қурилган математик моделлар ҳисобий
схемалари симметрияга эга бўлган АДМ (АДМ-1) типидаги авария-тиклаш
автомотрисаларининг тебранишларини баён этадилар. Ушбу хусусиятдан
фойдаланиб, умумий кўринишдаги бошланғич дифференциал тенгламаларни
эквивалент ўзгартиришни амалга оширамиз. Ана шу мақсад учун тизимларни
эквивалент ўзгартиришнинг турли услубларини қўллаш имкониятини баҳолаб
кўрамиз. 2-расмда берилган автомотрисанинг энг содда ҳисобий схемаси
тебранишларини тасвирлаб келган дифференциал тенгламалар тизими
мисолида турли услублардан фойдаланиш имкониятини кўриб чиқамиз.
Ҳисобий схемага мувофиқ фақат вертикал тебранишларни кўриб
чиқишда тизим тўрт даража эркинликка эга бўлади:
-
автомотриса кузовининг сакраб ҳаракатланиши
Z
K
ва галоплаши
φ
к
ҳамда ғилдирак жуфтликларининг сакраши
.
Автомотрисанинг мажбурий тебранишларини ва вертика рессорлаш
инобатга олган ҳолда, тасвирлаб келган ўзаро боғлиқ дифференциал
тенгламалар тизими қуйидаги кўринишга эга:
M
K
*
Z
K
+
4
β
z
*
Z
K
+
4
C
z
*
Z
K
=
4
β
z
*
η
c
+
4
C
z
*
η
c
(5),
КУ К z
L
Б К
С
Z
L
Б К z
L
Б ПС
С
Z
L
Б ПС
I
ϕ
β
ϕ
ϕ
β
ϕ
ϕ
2 2 2 2
+
4 * *
+
4 *
=
4 * *
+
4 *
(6)
* 4 *
4 * 4 * 4 2 2
К К У К У К У К У К У
У
Т
У
Т
С
У
У
Т
У
Т
М У
+
β
У
+
С У
−
β
h
Θ
−
С h
Θ
=
β
+
+
+
(7)
(
)
(
)
1 2 1 2
* 4 * * 4 * * 0
2 2
I
КZ
Ψ
К
+
β
У
L
Б
Ψ
К
+
С
У
L
Б
Ψ
К
=
(8)
Бундай қўйилганида 8-тартибли (5) тенгламалар тизимини умумий
кўринишда ҳал қилиш бир мунча мураккаб бўлиб, тахминий ечимни эса
12
барча коэффициентларнинг рақамли қийматларини ҳисобга олиб, ШЭҲМдан
фойдаланган ҳолда олиш мумкин бўлади.
Демак, дифференциал тенгламалар бошланғич тизими эквивалент
ўзгартириш натижасида вертикал тебранишларнинг турли кўринишларини
баён этадиган, тўлиқ ажралиб чиққан тенгламалар олинган (АДМ (АДМ-1)
автомотрисаси кузови сакраши
Z
K
ва галоплаши
φ
к
.
«Авария-тиклаш автомотрисаси рамаси юк тушадиган каркасини
тизимнинг биргаликдаги бўйлама-букилиш тебранишларида кесим,
масса ва букилиш қаттиқлигининг ўзгарувчанлигини ҳисобга олган
ҳолдаги динамик мустаҳкамликка ҳисоблаш услубини ишлаб чиқиш»
деб номланган тўртинчи бобда автомотриса рамасининг биргаликдаги
бўйлама букилиш тебранишларига оид тенгламалар тизимини унинг даврий
уланиш нотекислигига эга бўлган йўлдан ҳаракатланганида кесим, масса ва
букилиш қаттиқлигининг ўзгарувчанлигини ҳисобга олган ҳолдаги ечиш
услубиёти келтирилган. Ҳисобий схема 2 расмда берилган. Динамик
мустаҳкамликнинг
таклиф
этилаётган
услубиётида
зўриққан-деформацияланган ҳолат ва вибрация тавсифлари таҳлили бўйича
рамани динамик юклаш (зўриқтириш) бўйича тажриба маълумотлари асосида
олинган ҳисобий эмпирик коэффициентлардан фойдаланилади.
2 расм Автомотриса рамаси юк тушадиган эквивалент конструкциясини
лойиҳалаштириш схемаси.
Автомотриса рамаси юк тушадиган эквивалент каркасининг
зўриққан-деформацияланган ҳолатини таҳлил қилиш учун ўзгарувчан
кесимли тўғри стерженларнинг букилиш ва бўйлама тебранишларининг
дифференциал
тенгламаларидан
фойдаланамиз
(айлантирувчи
тебранишларни бошқа таркибий қисмларга нисбатан кичик деб ҳисоблаган
ҳолда):
2
2
(
)
(
)
(
)
∂
∂ − ∂
( , )
( ) , ( ) ,
U X t
∂⋅ ∂
∂ − ∂
m X
F X
E
U X t
U X t
EF X
=
∂
K
t
2
X
X
3
X
2
(9)
(
)
(
)
∂
=
+
1 ,
2 ( )
( ) 1
,
I X
N X t E
∂ ⋅
+
W X t
Ä
2
X
∂
X R
2
4
EI X
X
R
2
∂
X
3
2
(
)
(
)
(
)
∂
W X t
W X t
EI X
I X
E
W X t
∂
∂
∂⋅ ∂
( , ) ( ) ,
( ) ,
m X
+
+
X
=
∂
K X
(10)
∂
t
2
2
X
∂
4
3
X
2
X
2
(
)
(
)
⎥
⎦
⎤ ⎢
⎣
⎡∂
∂
=
+
E
P X t
∂
,
2 ( )
( )
,
I X
X
U X t
I X
Ä
+
⋅ ∂
R
X
2
X
X
3
13
(9)
÷
(10) тизими Симпсон услуби бўйича линеарлаштириш билан
бажарилиб, шундан сўнг вақтга боғлиқ равишда Лаплас операцион
ўзгартиришини қўллаш билан доимий коэффициентли дифференциал
тенгламаларга нисбатан Фурье услуби ишлатилади, рақамли тадқиқотлар
бўлакли-чизиқли аппроксимациялаш ва чегаравий элементлар услублари
ёрдамида Mathcad14 дастурлаш муҳитида бажарилган.
Бошланғич шартларни нолга тенг деб, чегаравий шартларни эса – уч
қисмлари қайишқоқ маҳкамланган деб қабул қиламиз.
Кузовнинг бутун рамасини 0.5 м оралиқ билан 36 та нуқтага бўлиб, (
Х
координатаси
0
≤
Х
≤
11.53
м
оралиғида (меъёрида) ўзгаради), берилган ҳар
бир
К
– участка учун (9)÷(10) тизим тенгламаларидаги коэффициентлар
доимий бўлиб, биз итерациялар (бўлакли-чизиқли аппроксимациялаш)
услуби ёрдамида уларни ЭҲМ да Mathcad14 муҳитидаги ечимга киритишимиз
мумкин бўлади. Бу ҳолда ушбу тенгламалар тизими қуйидаги кўринишга эга
2
∂
ω
2
(
)
(
)
(
)
(
)
U X t
∂ − ⋅ ∂
sin
.
( )
,
( ) ,
U X t
A X
∂ − ∂
U X t
B X
=
⋅
+
C X n t
K K K
2 1 1
X
t
∂
X
2 1
(11),
3
(
)
W X t
D X E X
,
( ) ( )
+
+
⋅
K K
1 1
2
∂
∂
X
4
3
2
(
)
(
)
∂
W X t
W X t
A X
W X t
B X
,
( )
( , )
( ) ,
+
⋅ ∂
2 2
∂
+
⋅ ∂
4 2
∂
=
∂
K K
t
X
X
2
(12),
3
∂
=
⋅
+
+
⋅
(
)
U X t
C X n t D X E X
,
( ) cos ( ) ( )
ω
2 2 2
K K K
∂
X
3
Натижада биз ЭҲМ да рақамли технологияларни қўллаган ҳолда ўзгарувчан
массали ва букилувчан қаттиқликка, ҳамда даврий улама нотекисликка эга
бўлган йўлдан ҳаракатланишидаги автомотриса рамасининг динамик ҳисоби
учун, бўлакли-чизиқли аппроксимация ва итерациялар услубига асосланган
рақамли-аналитик моделини ишлаб чиқдик. Таклиф этилаётган амалий услуб
раманинг букилувчи тебранишларини ўз ичига
ўзгарувчан кесим ва массали стерженнинг букилувчи тебранишларини
тасвирлайдиган хусусий ҳосилалардаги дифференциал тенгламалар тизимини
аналитик ечимини олади; тенгламалар тизими Фурье услуби ёрдамида ҳамда
кейинроқ ЭҲМда итерациялар услуби билан рақамли ечимларни олиш билан
Лаплас операцион ҳисобини вақтга боғлиқ равишда қўллаган ҳолда ҳал
қилинади. Чегаравий шартлар бўйича боғланиш (уланиш)
бўлакли-аппроксимация услуби асосида автомотриса рамасининг узунлиги
бўйича учта ўзига хос участкаси учун ЭҲМни қўллаган ҳолда бажарилган.
Mathcad14 дастурлаш муҳити учун мўлжалланган дастурдан фойдаланган
ҳолда бажарилган частотали таҳлил, ўз тебранишлари частоталари
n =
1,2,3…5
гармоникалари бўйича қуйидагича тарзда ўзгаришини кўрсатди:
тизимнинг бўйлама тебранишларида автомотриса модернизацияланган
λ1m
n
рамасининг ўз тебранишлари частотаси стандарт
λ1
n
га нисбатан ортиб
боради (масалан,
n = 5
бўлганида частота мос равишда 0.587 - 0.602 Гц/м га
тенг).
14
2 жадвал
Автомотриса рамасининг бўйлама тебранишларда ўз тебранишларининг
гармоникалар бўйича ўзгаришлари
n
a
n
λ1
n
λ1m
n
1
0.087
0.065
0.067
2
0.262
0.196
0.201
3
0.436
0.326
0.334
4
0.611
0.457
0.468
5
0.785
0.587
0.602
тизимнинг букилишли тебранишларида автомотриса модернизацияланган
рамасининг ўз тебранишлари частотаси
λ2
n
стандарт частоталар
λ20
n
га
нисбатан анча тушиб кетади (масалан,
n =
5 бўлганида у мос равишда 1,321
Гц дан 1,253 Гц гача камаяди) (3 жадвал).
3 жадвал
АДМ (АДМ-1) автомотрисаси рамасининг букилиш
тебранишлари чоғида ўз тебранишларида гармоникалар
(кучайтирувчи қўйилмали) бўйича ўзгаришлари.
n
λ20
n
λ2
n
λ1m
n
1
0.44
0.418
0.067
2
0.661
0.627
0.201
3
0.881
0.835
0.334
4
1.101
1.044
0.468
5
1.321
1.253
0.602
Ўтказилган экспериментал рақамли тажриба натижасида олинган
маълумотлар базаси тавсиялар «Дизелли монтаж АДМ-1 автомотрисаси бош
рамасининг деталларини «O’ztemiryo’lmashta’mir» УК шароитларида хизмат
муддатини узайтириш билан капитал таъмирлаш пайтида кучайтириш
тўғрисидаги Инструкции.
ХУЛОСА
«Авария-тиклаш
автомотрисалари
динамик
тавсифларини
оптималлаштириш ва энергия самарадорлигини ошириш» техник фанлар
фалсафа доктори (PhD) диссертацияси мавзуси бўйича ўтказилган тадқиқот
натижалари асосида қуйидаги хулоса тақдим этилган:
1. Амалга оширилган илмий-техник ва патент адабиётларининг ўтказилган
обзори асосида қуйидагилар: электрлаштириш ва электр таъминот хўжалигида
ишларни механизациялашнинг асосий воситаси автомотрисалар, дрезиналар
ва таъмирлаш билан боғлиқ ишчи-хизматчиларни контакт тармоғи
таянчларига ўрнатилган контакт тармоғи ва ҳаво линиялари қурилмаларини
монтаж қилиш, уларга техник хизмат кўрсатиш ва таъмирлашда, шунингдек
контакт тармоғи ва ҳаво линияларида авария тиклаш ишларини бажаришдаги
асосий технологик операциялар ишлари зонасига етказиш, кўтариш ва
механизациялаш учун мўлжалланган махсус
15
машиналар эканлиги аниқланган.
2. Таҳлил асосида кузовлар, уларнинг юк тушадиган рамалари,
рессорали осмалар ва юриш қисмининг буралиш ва айланиш тебранишлари
мавжудлиги конструкциялар толиқишга мустаҳкамлиги ва ишончлилиги
кўрсаткичларининг кескин пасайиб кетишига олиб келади. Шунга боғлиқ
равишда махсус ўзиюрар ҳаракатланувчи таркибни модернизациялашда
уларнинг «Ўзбекистон темир йўллари» АЖ бўлинмаларида кейинги 8-12 йил
давомида ишончли эксплуатация этилишини таъминлаш мақсадида
кучайтирилаётган механик узеллар ва деталларнинг етарлича қаттиқлиги
(мустаҳкамлиги) таъминланиши шарт.
3. АДМ-1 автомотрисаси рамасига квазистатик юкламалар таъсир қилгандаги
унинг мустаҳкамлик ҳисоби услуби ишлаб чиқилган; авария тиклаш
автомотрисаси
рамасининг
юк
тушадиган
каркаси
динамик
мустаҳкамлигининг учлари қайишқоқ маҳкамланган (қисилган) ҳолда, унинг
балкали типдаги схема бўйича тебраниши фарази билан даврий уланиш
нотекислигига эга бўлган йўлдан ҳаракатланишидаги унга гармоник юклама
таъсир қилганидаги аналитик-рақамли ҳисоби услуби ишлаб чиқилган.
4. MathCad14 муҳити учун АДМ-1 автомотрисаси рамасининг
зўриққан-деформацияланган ҳолатини моделлаштириш мақсадида ҳисоб
китоб алгоритми ва дастур ишлаб чиқилган; автомотриса рамаси юк
тушадиган каркаси зўриққан-деформацияланган ҳолати бўйича рақамли
тадқиқот натижалари келтирилган; АДМ-1 автомотрисасининг кучайтирувчи
қўйилмали рамасининг динамик мустаҳкамлиги, ишончлилиги ва прогноз
қилинган ишлаш ресурсни баҳолаш учун рационал мезонларни танлаш
асослаб берилган. Ҳисоб-китоблар АДМ (АДМ-1) автомотрисаси рамасини
модернизациялаш учун унинг эксплуатация муддатини узайтириш ва
динамик жиҳатларини яхшилаш мақсадида бажарилган.
5.
Аниқланишича,
авария-тиклаш
автомотрисасининг
рама
конструкциясига кучайтирувчи қўйилмаларни киритиш рамадаги букувчи
зўриқишларни ҳаракатланиш тезлигига боғлиқ равишда 10-12% га
камайтирар экан (ҳаракат тезлиги 90 км/с бўлганида мос равишда 31 МПа дан
28 МПа га қадар – 11,07 %).
6. Илмий иш натижаларининг асосланганлиги, уларнинг илмий янгилиги,
амалий ва иқтисодий аҳамияти уларнинг “Ўзбекистон темир йўллари” АЖ
Темир йўл техникаси, машина ва механизмлари Бошқармасида, шунингдек
Тошкент темир йўл муҳандисллари институти ўқув жараёнига татбиқ
этилганлиги билан тасдиқланади.
7. Ишлаб чиқилган «Капитал таъмирлаш чоғида дизелли-монтаж АДМ
(АДМ-1) автомотрисаси бош рамаси деталларини кучайтириш бўйича
йўриқнома» бўйича «ЎТЙ» АЖ «O’ztemiryo’lmashta’mir» АК шароитларида
АДМ (АДМ-1) типли автомотрисаларнинг уларнинг фойдали ишлатилиш
муддатини 12 йилга узайтириш билан капитал-тиклаш таъмири бажарилиб,
бу 16,2022415 АҚШ доллари миқдорида иқтисодий самарадорликка эга
бўлиш имконини беради.
16
РАЗОВЫЙ НАУЧНЫЙ СОВЕТ НА ОСНОВЕ НАУЧНОГО СОВЕТА
DSc.27.06.2017.T.03.03 ПО ПРИСУЖДЕНИЮ УЧЁНЫХ СТЕПЕНЕЙ
ПРИ ТАШКЕНТСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ ТЕХНИЧЕСКОМ
УНИВЕРСИТЕТЕ и НТЦ АО "УЗБЕКЭНЕРГО"
ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
МУХАМЕДОВА ЗИЁДА ГАФУРДЖАНОВНА
ОПТИМИЗАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И
ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ АВАРИЙНО
ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ АВТОМОТРИС
05.08.05 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация
АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ ДОКТОРА ФИЛОСОФИИ (PhD)
ПО ТЕХНИЧЕСКИМ НАУКАМ
Ташкент – 2017
17
Тема
диссертации
доктора
философии
(PhD) по техническим наукам
зарегистрирована в Высшей аттестационной комиссии при Кабинете Министров
Республики Узбекистан за № B2017.2.PhD/T120.
Диссертация выполнена в Ташкентском институте инженеров железнодорожного
транспорта.
Автореферат диссертации на трех языках (русский, узбекский, английский
(резюме)) размещён на веб-странице по адресу www/tdtu.uz/tadqiqitchi и
Информационно-образовательном портале «ZiyoNet» по адресу www.ziyonet.uz
Научный консультант: Хромова Галина Алексеевна
доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты:
Шарипов Конгратбай Авезимбетович
доктор технических наук,
профессор
Зайнуддинов Нуриддин Савранбек угли
кандидат технических наук
Ведущая:
организация Ташкентский институт инженеров ирригации и механизации
сельского хозяйства
Защита состоится «__»_______2017 г. в ____часов на заседании Научного совета
DSc.27.06.2017.Т.03.03 при Ташкентском государственном техническом университете и
НТЦ АО "Узбекэнерго" по адресу: 100095, г. Ташкент, ул. Университетская, 2. Тел./факс:
(99871) 246-46-00; e-mail: tadqiqоtchi@tdtu.uz
C диссертацией можно ознакомиться в Информационно-ресурсном центре
Ташкентского государственного технического университета (регистрирован за №___),
Адрес: 100095, г. Ташкент, ул. Университетская, 2. Тел./факс: (99871) 246-46-00.
Автореферат диссертации разослан «__ » _______2017 года
(протокол рассылки №__ от «___» _____2017 года)
К.Р. Аллаев
Председатель научного совета по присуждению
ученых степеней, д.т.н., профессор
О.Х. Ишназаров
Ученый секретарь научного совета по присуждению
ученых степеней, д.т.н.
М.И. Ибадуллаев
Председатель научного семинара при
научном совете по присуждению ученых степеней
д.т.н., профессор
18
ВВЕДЕНИЕ (аннотация диссертации доктора философии (PhD))
Актуальность
и
востребованность
темы
диссертации.
Индустриальное развитие в мире привело к тому, что вопросы надежности
эксплуатации железнодорожной техники путем модернизации при
капитальном ремонте отдельных конструктивных узлов с продлением срока
полезного использования, являются актуальными. На сегодняшний день
продолжается процесс естественного старения, как самой инфраструктуры
железнодорожного транспорта, так и его подвижного состава, износ которого
зачастую превышает 74
2
- 80%
1
. В развитых странах мира, таких как
Швейцария, Германия, Австрия, уделяется особое значение модернизации и
проектированию механических конструкцией подвижного состава, что
способствует энерго- и ресурсосбережению, а также продлению срока их
эксплуатации.
За годы независимости особое внимание уделяется качественному
развитию железнодорожного транспорта, являющемуся одной из важнейших
отраслей
экономики
и способствующих повышению её технико
технологического уровня на основе современных требований. За прошедший
период в результате целенаправленных мер были достигнуты определённые
успехи, в том числе использование новых высокоэффективных локомотивов
для перевозки пассажиров и грузов, уменьшение потребления дизельного
топлива и электроэнергии, увеличение сроков действия всех видов и
модификаций
железнодорожного
подвижного
состава,
уменьшение
количества
внеплановых ремонтов. На сегодняшний день перед
железнодорожной отраслью страны стоят такие важные, отмеченные в
Стратегии действий задачи, осуществляемые в 2018-2021 годах, как:
модернизация, техническое и технологическое обновление производства,
активная инвестиционная политика, направленной на решение транспортно
коммуникационных и социально-инфраструктурных проектов, … в сфере
экономики ... уменьшение потребления энергии и ресурсов, широкое
привлечение в производство энергосберегающих технологий. В этой связи
оптимизация
динамических
характеристик
и
повышение
энергоэффективности аварийно-восстановительных автомотрис занимает
особое место.
В мире особое внимание придаётся осуществлению целевым
исследованиям, направленным на повышение прочности и надежности
выпускаемых железнодорожных транспортных средств, подвижного состава.
В этом смысле немаловажное значение имеет осуществление модернизации,
обновления и продления срока службы железнодорожного подвижного
состава, а также выбор оптимальных динамических характеристик для
специального подвижного состава, обоснованных эффективными
техническими решениями с учётом критериев прочности и надежности, в том
числе научные исследования по разработке эффективной конструкции
__________________
1
www.mdpi.com/2076-3298/4/2/39.PDF
2
https://rg.ru/2014/04/01/lising.html
19
гидравлического гасителя колебаний железнодорожного транспортного
средства
и
новой
методики
эквивалентного
изменения
систем
дифференциальных уравнений и алгоритмов.
Данная диссертационная работа в определенной степени внесет свой
вклад для осуществления поставленных задач в Постановлении Президента
Республики Узбекистан №ПП-1074 от 18 марта 2009 года «О комплексной
программе развития и модернизации железнодорожной отрасли на 2009-2013
годы», Указа Президента Республики Узбекистан №УП-4947 от 7 февраля
2017 года «О Стратегии действий по дальнейшему развитию Республики
Узбекистан» и №1446 от 21 декабря 2010 года «Об ускорении развития
инфраструктуры, транспортного и коммуникационного строительства в 2011-
2015 годах» а также в нормативно-правовых документах в данной сфере.
Соответствие исследования приоритетным направлениям развития
науки и технологий в республике:
Данное исследование выполнено в
соответствии с приоритетным направлением развития науки и технологии в
республике II. «Энергетика, энергия и ресурсосбережение».
Степень изученности проблемы.
Существенное влияние на
разработку различных аспектов теории расчета на динамическую прочность и
надежность механических систем (различных узлов и деталей) подвижного
состава оказали работы Marijonas Bogdevicius, Rasa Zygiene, Bureika
Gintautas, and Rimantas Subačius (Vilnius Gediminas Technical University,
Lithuania), Ioan Sebesan and Dan Baiasu (Polytechnic University of Bucharest,
Romania), Anyakwo, A. & Pislaru, C. & Ball A. (UK Centre for Diagnostic
Engineering, University of Huddersfield, UK), Bruni, S. (Polytechnical University
of Milano, Italy), Dahlberg, T. (Linkoping University, Sweden), в странах СНГ
над обозначенными вопросами работали авторитетные научные школы и
крупные ученые МИИТа, ПГУПС, МАИ, ВНИИЖТа, ОАО «РЖД» и др.
Значительный вклад в решение многих сложных задач и проверку
теоретических выводов, связанных с изучением процессов колебаний
рессорного подвешивания и рамы подвижного состава внесли Российский
научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (ЦНИИ
МПС) и Российский научно-исследовательский институт вагоностроения
(НИИВ), которые, наряду с теоретическими исследованиями, проводили
большое количество экспериментальных работ, как стендовых, так и
натурных.
Задачи исследования и совершенствования эквивалентного несущего каркаса
экипажей и их рессорного подвешивания возникли одновременно с их
появлением на примере автомобиля и железнодорожного транспорта. Основы
теории и практических методов изучения динамики транспортных средств
были заложены Н.П. Петровым, И.Е. Жуковским, И.М. Бабаковым, С.П.
Тимошенко, Я.Г. Пановко, а затем развиты А.М. Годицким - Цвирко, М.В.
Винокуровым. В трудах М.Ф. Вериго, С.В. Вершинского, С.М. Куценко, В.А.
Лазаряна, В.Б. Меделя, И.И. Челнокова наиболее полно разработаны
современные методы исследования собственных и вынужденных колебаний
рельсовых экипажей, их взаимодействия с верхним
20
строением пути, а также дан анализ применения различных демпферов и
гасителей в системах рессорного подвешивания и автосцепных устройствах.
Значительный вклад в решение этих задач внесли Е.П. Блохин, Л.О. Грачев,
В.А. Камаев, Л.Н. Никольский, Е.Н. Никольский, А.Н. Савоськин, М.М.
Соколов, А.Д. Глущенко, О.В. Лебедев, Г.А. Хромова, Ш.С. Файзибаев и
другие.
При изучении динамики самоходных рельсовых экипажей необходимо,
особенно при учете подъёмно-транспортного оборудования, необходимо
учитывать гибкость несущих рам и кузовов, а также развесовку при
расположении оборудования. Таким образом, масса оборудования,
установленного на самоходном рельсовом экипаже, будет переменной по
длине рамы, а также будет меняться по вертикальному расположению.
Причем при работе, например, мотовоза или автомотрисы при подъёме и
перемещении груза по высоте и длине значительными будут динамические
нагрузки, передаваемые на раму кузова, рессорное подвешивание и ходовую
часть. В ранее выполненных работах эти факторы не были учтены.
Связь
диссертационного исследования с планами научно исследовательских
работ высшего образовательного учреждения, где выполнена
диссертация
. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планами
НИР Ташкентского института инженеров железнодорожного транспорта: по
фундаментальному гранту №Ф2-001 «Разработка методов расчета на
динамическую прочность демпферов для скоростного и высокоскоростного
электроподвижного состава» (2012-2016 гг.) и прикладному гранту: №А3-032
«Разработка методов расчета на динамическую прочность автосцепок и
поглощающих устройств в них» (2015-2017 гг.), по прикладному гранту
молодых ученых №ЁО-А3-001 «Разработка методов расчета на динамическую
прочность механических узлов и деталей аварийно-восстановительных
автомотрис для транспортного машиностроения» (2017-2018 гг.), а так же
инновационному хозяйственному договору №93, составленному с
Управлением машин, механизмов и железнодорожной техники по АО
«Ўзбекистон темир йўллари» на тему: «Разработка технологического
процесса капитально-восстановительного ремонта и методики продления
срока службы грузовых дрезин типа АДМ (АДМ-1) на УП
«O’ztemirmashta’mir».
Целью исследования
является разработка способа модернизации
автомотрис АДМ-1 при капитальном ремонте с целью улучшения
динамических характеристик и повышения прочности и надежности, а также
повышения энергоэффективности.
Задачи исследования
:
создать математические модели исследования колебаний рам кузовов,
рессорного подвешивания и ходовых частей специального самодвижущегося
подвижного состава с учетом оптимизации их динамических характеристик;
разработка методики эквивалентного преобразования систем
дифференциальных уравнений и алгоритмов для математической модели,
21
описывающей вертикальные и горизонтальные колебания автомотрис типа
АДМ (АДМ-1) с улучшением их динамических качеств;
разработка аналитико-численных методов моделирования колебаний
автомотрис (автодрезин) типа АДМ (АДМ-1).
Объектом исследования
является самоходный подвижной состав
аварийно-восстановительных автомотрис типа АДМ (АДМ-1).
Предметом
исследования
является продление полезной эксплуатации
аварийно-восстановительных автомотрис АДМ (АДМ-1), повышение их
энергоэффективности и процессы безопасности движения.
Методы
исследования.
Исследования проведены на основе методов динамики и
прочности машин, а также применения математического анализа, метода
Фурье, кусочно-линейной аппроксимации и метода итераций.
Научная
новизна исследования
заключается в следующем: создана новая методика
эквивалентного преобразования систем дифференциальных уравнений и
алгоритмов для математической модели, изображающей вертикальные и
горизонтальные колебания автомотрис типа АДМ (АДМ-1);
разработан аналитико-численный метод расчета на динамическую
прочность несущего каркаса рамы аварийно-восстановительной автомотрисы
АДМ (АДМ-1) по схеме балочного типа с упругим защемлением концов при
действии гармонической нагрузки, при её движении по пути с периодической
стыковой неровностью;
обоснованы следующие методы оптимизации выбора рациональных
динамических
характеристик
для
специального
самодвижущегося
подвижного состава с учетом критериев прочности, надежности и
энергоэффективности: минимум уровня амплитуд, ускорений, максимум
модульного значения показателя экспоненты критической скорости движения,
а также минимум среднеквадратической ошибки;
создана эффективная конструкция гидравлического гасителя колебаний для
гашения колебаний железнодорожного транспортного средства;
Практические результаты исследования
заключаются в следующем:
разработана «Инструкция по усилению деталей главной рамы автомотрисы
дизельной монтажной АДМ-1 при капитальном ремонте с продлением срока
службы в условиях УП «O’ztemiryo’lmashta’mir»».
Достоверность
результатов исследования.
Достоверность результатов исследования
обеспечена использованием общеизвестных стандартных методов
сопротивления материалов, динамики и прочности машин, а также
применения численных методов: метода Фурье, кусочно линейной
аппроксимации и метода итераций; сопоставлением результатов
исследований с известными данными и экспериментальными
исследованиями.
Научная и практическая значимость результатов исследования.
Научная
значимость результатов состоит в разработке инженерного прикладного
метода, который позволит производить динамический расчет по колебаниям
специального самодвижущегося подвижного состава типа
22
автомотрис АДМ (АДМ-1) с целью повышения прочности и надежности
механических узлов и деталей и обеспечения безопасности движения
поездов. Созданные средства и предложенные методы расчета можно
использовать при проектировании новых конструкций специального
самоходного подвижного состава.
Практическая значимость результатов исследования заключается в
разработке
новой
усовершенствованной
конструкции
изобретения
«Гидравлический гаситель колебаний» для железнодорожного транспортного
средства, а также продлении срока полезного использования до 30 лет,
вместе с повышением прочности и надежности конструкции, обеспечении
безопасности работ при обслуживании и ремонтировании контактных сетей и
воздушных линий, установленных на опорах контактной сети, а также
обеспечении общей безопасности движения.
Внедрение результатов исследования:
На основе научных
результатов, полученных по разработке оптимизации динамических
характеристик
и
повышения
энергоэффективности
аварийно
восстановительных автомотрис:
разработана «Инструкция по усилению деталей главной рамы
автомотрисы дизельной монтажной АДМ-1 при капитальном ремонте с
продлением срока службы в условиях УП «O’ztemiryo’lmashta’mir» (Справка
от 18.08.2017 № НГ/3804-17 АО «Ўзбекистон темир йуллари»). Данная
инструкция даст возможность выполнять капитально-восстановительный
ремонт автомотрис типа АДМ (АДМ-1) с продлением срока их полезного
использования до 8-12 лет.
На разработанную модернизированную конструкцию гидравлического
гасителя колебаний железнодорожного транспортного средства получен
патент Агентства по интелектуальной собственности Республики Узбекистан
(IAP 05463-2017г.). Данное изобретение дает возможность усовершенствовать
ходовые части автомотрисы.
опубликовано, учебное пособие «Математическое моделирование
динамики и повышение прочности» (объем 9,5 п.л., УДК 621.536; 628.01) для
магистратуры первого курса по специальности электротехнические
комплексы и системы; внедрено в учебный процесс (Справка Министерства
высшего и среднего-специального образования Республики Узбекистан №89-
03-1699 от 24.08.2017). Данное учебное пособие позволит повысить качество
подготовки магистрантов электромехаников.
Апробация результатов исседования.
Результаты данного исследования
прошли апробацию на 8 научно-практических конференциях, научных
школах и семинарах, в том числе на 3-х международных
конференциях и 4-х республиканских научно- практических конференциях.
Опубликованность результатов.
По теме диссертации опубликовано всего
22 научные работы, 2 статьи в иностранном журнале, 8 статей в
Республиканских журналах, вместе с тем имеется 1 Патент Республики
Узбекистан на изобретение, 1 Свидетельство на программу ЭВМ.
23
Структура и объем работы.
Структура диссертации состоит из
введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы,
приложений. Объем диссертации составляет 123 страниц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении
обосновываются актуальность и востребованность темы
диссертации, формулируются цель и задачи, а также объект, предмет и
методы исследования, излагаются научная новизна и практические
результаты исследования, обосновывается их достоверность, в том числе
внедрение итогов диссертационной работы в практику, а также сведения по
апробациям, опубликованным работам и структуре диссертации.
В первой главе диссертации
«Обзор научно-технических источников
в области динамики специального самоходного подвижного состава»
приводится обзор научно-технической и патентной литературы, а также был
сделан анализ подходов к решению задачи параметрической оптимизации.
Параметрическая оптимизация как процесс поиска наилучших, с точки зрения
некоторого критерия, значений параметров системы может решаться при
помощи различных подходов.
Кроме того, был сделан анализ определения оптимальной
периодичности профилактики с учетом эксплуатационной технологичности
автомотрис. Анализ причин повреждений и режимов, приведших к отказам
автомотрис, эксплуатируемых в АО "Ўзбекистон темир йўллари" показал,
что 50% повреждений приходится на механическое, 31,8% на электрическое и
18,2% на гидравлическое оборудование. Результатом поиска и устранения
неисправности автомотрисы, оценки возможности его выхода из строя,
контроль качественных показателей операции, технологического процесса,
при котором используется сложное механическое, электрическое и
гидравлическое оборудование, должна стать четкая слаженная работа по
статической и динамической устойчивости позволяющая производить
основные работы контактной сети.
Во второй главе диссертации
«Теоретическое исследование и
составление математической модели по прочностным расчетам для
установки усиливающих накладок на механические узлы и детали
автомотрис типа АДМ (АДМ-1)»
представлены квазистатическим
прочностные расчеты для установки усиливающих накладок на механические
узлы и детали автомотрисы типа АДМ (АДМ-1). В глава сделан статический
расчет главной рамы автомотрисы АДМ-1 а также геометрический расчет
каждого сечения в среде программирования MathCAD
.
Вычислены суммарные напряжения при изгибе и растяжении (сжатии)
боковин рамы силами 1,0 МПа по осям автосцепок
σ
∑
=
σ
+
σ
≤
[
σ
]
2
cd
(1)
2
ИЗГ
ПР СЖ
maxi
i
24
и
σ
∑
=
σ
+
σ
≤
[
σ
]
2
cd
, (2)
2
ИЗГ
ПР раст
maxi
i
где для неусиленной части боковины
(
)
cd
M
+
M
ИЗГi в
ИЗГ i
σ
max
=
, (3)
W
cd
i
а для усиленной части боковины (продольных балок) в нижних волокнах
сечений
(
)
cd
M
+
M
ИЗГiУ в
ИЗГ iУ
σ
max
=
(4)
W
cd
iУ
Рис. 1. Расчетная схема главной рамы автомотрисы АДМ-1
В результате проведенного расчета с использованием ЭВМ получены
максимальные напряжения в расчетных режимах, определяющие прочность
главной рамы автомотрисы АДМ-1 после проведения наварки (установки)
усиливающих накладок (табл. 1).
Таблица 1
Наименование режима
Максимальное
напряжение, МПа
Сжатие силами
100 т (1 МН) по оси
Дополнительные напряжения
148,2
Суммарные с весовыми
207,8
Растяжение
силами 100 т (1
МН) по оси
Дополнительные напряжения
148,2
Суммарные с весовыми
207,8
Максимальные значения суммарных напряжений, вычисленные для
возможных наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузки расчетных
режимов нагружения главной рамы автомотрисы АДМ-1 с усиливающими
накладками, не превышают допускаемых. Для обоих режимов напряжения во
всех сечениях ниже предельно допускаемых
[
σ
]
=
±
218
МПа.
В третьей главе диссертации
«Моделирование колебаний автомотрис типа
АДМ (АДМ-1) (в виде самоходного двухосного экипажа,
представляющего 12-массовую систему) с системой вертикального
подрессоривания»
Построенные математические модели описывают
колебания аварийно-восстановительных автомотрис типа АДМ (АДМ-1),
25
расчетные схемы которых обладают симметрией. Используя эту особенность,
выполним эквивалентное преобразование исходных дифференциальных
уравнений в общем виде. Оценим возможность применения для этой цели
различных методов эквивалентного преобразования систем. Рассмотрим
возможность использования различных методов на примере системы
дифференциальных уравнений, описывающей колебания.
В соответствии с расчетной схемой при рассмотрении только
вертикальных колебаний система имеет четыре степени свободы:
подпрыгивание
Z
K
и галопирование
φ
к
кузова автомотрисы и подпрыгивание
колесных пар
.
Система связанных дифференциальных уравнений, описывающих
вынужденные колебания автомотрисы, имеет вид, с учетом вертикального
подрессоривания:
M
K
*
Z
K
+
4
β
z
*
Z
K
+
4
C
z
*
Z
K
=
4
β
z
*
η
c
+
4
C
z
*
η
c
(5)
КУ К z
L
Б К
С
Z
L
Б К z
L
Б ПС
С
Z
L
Б ПС
I
ϕ
β
ϕ
ϕ
β
ϕ
ϕ
2 2 2 2
+
4 * *
+
4 *
=
4 * *
+
4 *
(6)
* 4
* 4 * 4 * 4 2 2
К К У К У К У К У К У
У
Т
У
Т
С
У
У
Т
У
Т
М У
+
β
У
+
С У
−
β
h
Θ
−
С h
Θ
=
β
+
+
+
(7)
(
)
(
)
1 2 1 2
* 4 * * 4 * * 0
2 2
I
КZ
Ψ
К
+
β
У
L
Б
Ψ
К
+
С
У
L
Б
Ψ
К
=
(8) В такой постановке
решение системы уравнений 8-го порядка (6) в общем виде затруднительно, а
приближенное решение может быть получено с использованием ПЭВМ при
учете численных значений всех коэффициентов. Следовательно, в результате
эквивалентного преобразования исходной системы дифференциальных
уравнений получены полностью отделившиеся уравнения, описывающие
различные виды вертикальных колебаний
(подпрыгивание
Z
K
и галопирование
φ
к
кузова) автомотрисы АДМ (АДМ-1).
В четвертой главе диссертации
«Разработка метода расчета на
динамическую прочность несущего каркаса рамы аварийно
восстановительной автомотрисы с учетом переменности сечения, массы
и изгибной жесткости при совместных продольно-изгибных колебаниях
системы»
приводятся методика решения системы уравнений совместных
продольно-изгибных колебаний рамы автомотрисы, с учетом переменности
сечения, массы и изгибной жесткости, при его движении по пути с
периодической стыковой неровностью. Расчетная схема представлена на рис
2.
Рис. 2.
Схема проектирования эквивалентной несущей конструкции рамы
автомотрисы
26
В предлагаемой методике расчета на динамическую прочность
используются расчетные эмпирические коэффициенты по динамическому
нагружению рамы, полученные на базе экспериментальных данных по
анализу
напряженно-деформированного
состояния и вибрационных
характеристик.
Для анализа напряженно-деформированного состояния эквивалентного
каркаса рамы автомотрисы используем дифференциальные уравнения
изгибных и продольных колебаний прямых стержней переменного сечения,
(считая крутильные колебания малыми по сравнению с остальными
составляющими):
(
)
(
)
(
)
∂
2
2
U X t
∂ − ∂
( , )
( ) , ( ) ,
F X
E
m X
K
2
∂⋅ ∂
U X t
∂ − ∂
U X t
EF X
=
∂
t
X
X
X
2
(
)
(
)
(9)
3
∂
=
+
I X
N X t E
1 ,
2 ( )
( ) 1
,
X
Ä
∂ ⋅
+
EI X
W X t
X R
∂
2
X
R
∂
X
3
(
)
(
)
(
)
∂
2
W X t
∂
4
∂
2
2
W X t
EI X
∂⋅ ∂
I X
E
W X t
( , ) ( ) ,
( ) ,
m X
+
+
X
=
∂
K X
∂
t
2
∂
X
4
X
2
X
2
(10)
(
)
(
)
⎥
⎦
⎤ ⎢
⎣
⎡∂
2
∂
=
+
E
P X
t
∂
3
,
2 ( )
( )
,
I X
X
U X t
I X
Ä
+
⋅ ∂
R
X
2
X
X
3
Решение системы (9)
÷
(10) выполняется линеаризацией по методу
Симпсона, далее, к дифференциальным уравнениям с постоянными
коэффициентами применяется метод Фурье с дальнейшим использованием
операционного преобразования Лапласа по времени; численные исследования
выполнены методами кусочно-линейной аппроксимации и граничных
элементов в среде программирования Mathcad14. Начальные условия
принимаем нулевыми, а граничные условия – в виде упругого закрепления
концов.
Всю раму кузова разбиваем на 36 точек, через 0.5 м (координата
Х
изменяется в пределах
0
≤
Х
≤
11.53
м
,
для каждого данного
К
- участка
коэффициенты в уравнениях системы (9)÷(10) являются постоянными, и мы
можем с помощью метода итераций (кусочно-линейной аппроксимации) их
ввести в решение на ЭВМ в среде Mathcad 14. При этом данная система
уравнений имеет вид
(
)
(
)
(
)
(
)
2
∂
U X t
2
U X t
A X
∂ − ⋅ ∂
sin
.
( )
,
( ) ,
U X t
B X
∂ − ∂
ω
2 1 1
C X n t
=
⋅
+
2 1
K K K
t
3
X
(
)
X
∂
(11),
W X t
D X E X
,
( ) ( )
+
+
⋅
1 1
K K
∂
∂
X
3
27
(
)
(
)
2
∂
W X t
4
W X t
A X
∂
2
W X t
B X
∂
,
( )
( , )
( ) ,
+
⋅ ∂
+
⋅ ∂
=
∂
K K
t
2 2
X
4 2
X
2
3
∂
=
⋅
+
+
⋅
(
)
(12),
U X t
C X n t D X E X
,
( ) cos ( ) ( )
ω
K K K
2 2 2
∂
X
3
В результате нами разработана численно-аналитическая модель для
динамического расчета рамы автомотрисы с переменной массой и изгибной
жесткостью при её движении по пути с периодической стыковой
неровностью, базирующаейся на методе кусочно-линейной аппроксимации и
итерации с использованием численных технологий на ЭВМ. Предлагаемый
прикладной метод включает в себя аналитическое решение системы
дифференциальных уравнений в частных производных, описывающей
изгибные колебания рамы в виде стержня переменного сечения и массы;
система уравнений решается методом Фурье и с дальнейшим применением
операционного исчисления Лапласа по времени с получением численных
решений методом итераций на ЭВМ. Связка по граничным условиям
(стыковка) выполнена на базе метода кусочно-линейной аппроксимации с
применением ЭВМ для трех характерных участков рамы автомотрисы по
длине.
Частотный анализ, выполненный с использованием программы для среды
программирования Mathcad14, показал, что частоты собственных колебаний
изменяются по гармоникам
n = 1,2,3…5
следующим образом: при
продольных колебаниях системы частота собственных колебаний
модернизированной рамы автомотрисы
λ
1m
n
возрастает по сравнению со
стандартной
λ
1
n
( например, при
n = 5
частота равна, соответственно, 0.587 -
0.602 Гц/м).
Таблица 2
Изменение собственных колебаний рамы автомотрисы по гармоникам при
продольных колебаниях
n
a
n
λ1
n
λ1m
n
1
0.087
0.065
0.067
2
0.262
0.196
0.201
3
0.436
0.326
0.334
4
0.611
0.457
0.468
5
0.785
0.587
0.602
-
при изгибных колебаниях системы частота собственных колебаний
модернизированной рамы автомотрисы
λ2
n
падает по сравнению со
стандартной
λ20
n
( например, при
n =
5 она снижается соответственно с 1,321
Гц до 1,253 Гц) (табл 2).
28
Таблица 3
Изменение собственных колебаний рамы автомотрисы АДМ
(АДМ-1) по гармоникам (с усиливающими накладками) при
изгибных колебаниях
n
λ20
n
λ2
n
λ1m
n
1
0.44
0.418
0.067
2
0.661
0.627
0.201
3
0.881
0.835
0.334
4
1.101
1.044
0.468
5
1.321
1.253
0.602
Полученная в результате проведенного численного эксперимента база
данных была положена в основу рекомендаций «Инструкции по усилению
деталей главной рамы автомотрисы дизельной монтажной АДМ-1 при
капитальном ремонте с продлением срока службы в условиях УП
«O’ztemiryo’lmashta’mir».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе результатов исследований, проведенных по теме
«Оптимизация динамических характеристик и повышения
энергоэффективности аварийно-восстановительных автомотрис» диссертации
доктора философии (PhD) по техническим наукам, представлено следующее
заключение:
1. На основании проведенного обзора научно-технической и патентной
литературы установлено, что основным средством механизации работ в
хозяйстве электрификации и электроснабжения являются автомотрисы,
дрезины и специальные машины, которые предназначены для доставки
ремонтного персонала к месту производства подъема в зону работ,
и механизации основных технологических операций при монтаже,
техническом обслуживании и ремонте устройств контактной сети и
воздушных линий, смонтированных на опорах контактной сети, а также при
выполнении аварийно-восстановительных работ на контактной сети и
воздушных линиях.
2. На основании анализа наличие изгибных и крутильных колебаний
кузовов, их несущих рам, рессорного подвешивания и ходовой части
приводит к резкому снижению показателей усталостной прочности и
надежности конструкций. В связи с этим при проводимой модернизации
специального самоходного подвижного состава должна быть обеспечена
достаточная жесткость усиливаемых механических узлов и деталей, чтобы
обеспечить их надежную эксплуатацию в последующие 8-12 лет в
подразделениях АО «Узбекистон темир йуллари».
3. Разработаны: метод расчета на прочность при действии квазистатических
нагрузок на раму автомотрисы АДМ-1 и аналитико численный метод расчета
на динамическую прочность несущего каркаса
29
рамы аварийно-восстановительной автомотрисы в предположении её
колебаний по схеме балочного типа с упругим защемлением концов при
действии гармонической нагрузки, при её движении по пути с периодической
стыковой неровностью.
4. Разработаны алгоритм расчета и программа для моделирования
напряженно-деформированного состояния рамы автомотрисы АДМ-1 для
среды MathCad14; приведены результаты численного исследования по
напряженно-деформированному
состоянию
несущего
каркаса
рамы
автомотрисы; проиводится обоснование выбора рациональных критериев для
оценки динамической прочности, надежности и прогнозируемого ресурса
работы рамы автомотрисы АДМ-1 с усиливающими накладками. Расчет
выполнен для модернизации рамы автомотрисы АДМ (АДМ-1) с целью
продления срока её эксплуатации и улучшения динамических качеств.
5. Установлено, что введение усиливающих накладок при модернизации в
конструкцию рамы аварийно-восстановительной автомотрисы снижает
изгибающие напряжения в раме на 10÷12% в зависимости от скорости
движения (соответственно с 31 МПа до 28 МПа при скорости движения 90
км/час – 11,07 %).
6. Обоснованность полученных результатов работы, их научная новизна,
практическая и экономическая значимость подтверждается внедрением их в
Управление железнодорожной техники машин и механизмов АО «Узбекистон
темир йуллари», а также в учебный процесс Ташкентского института
инженеров железнодорожного транспорта.
7. По разработанной «Инструкции по усилению деталей главной рамы
автомотрисы дизельной монтажной АДМ-1 при капитальном ремонте с
продлением срока службы в условиях УП «O’ztemiryo’lmashta’mir» АО
«Узбекистон темир йуллари» выполняется капитально-восстановительный
ремонт автомотрис типа АДМ (АДМ-1) с продлением срока их полезного
использования до 12 лет, что даст возможность получить экономический
эффект в размере 16,2022415 долларов США.
30
SINGLE SCIENTIFIC COUNCIL ON THE BASIS OF SCIENTIFIC
COUNCIL DSc.27.06.2017.Т.03.03 FOR AWARDING OF THE SCIENTIFIC
DEGREES AT TASHKENT STATE TECHNICAL UNIVERSITY AND STC
JS "UZBEKENERGO"
TASHKENT INSTITUTE OF RAILWAY TRANSPOT ENGINEERS
MUKHAMEDOVA ZIYODA GAFURDJANOVNA
OPTIMIZATION OF DYNAMIC CHARACTERISTICS AND INCREASE
OF ENERGOEFFICIENTCY OF EMERGENCY-REPAIR RAIL SERVICE
CAR
05.08.05 - Rolling stock of railways, traction of wagons and electrification
DISSERTATION ABSTRACT OF THE DOCTOR OG PHILOSOPHY (PhD) ON
TECHNICAL SCIENCES
Tashkent – 2017
31
The theme of doctor of philosophy (PhD) was registered at the Supreme Attestation
Commission at the Cabinet of Ministers of the Republic of Uzbekistan under number №
B2017.2.PhD/T120.
The dissertation has been prepared at the Tashkent institute of railway transport
engineers.
The abstract of the dissertation is posted in three languages (Uzbek, Russian, English
(resume)) on the website www.tdtu.uz and on the website of «ZiyoNet» Information and
education portal www.ziyonet.uz
Scientific adviser: Khromova Galina Alekseevna
doctor of technical sciences, professor
Official opponents:
Sharipov Kongratbay Avezimbetovich
doctor of technical sciences,
professor
Zaynuddinov Nuriddin Savranbek ogli
PhD of technical sciences
Leading organization: Tashkent institute of irrigation and agricultural
mechanization engineers
The defense will take place «__»_______2017 at ____ at the meeting of Scientific
council No.DSc.27.06.2017.Т.03.03 Tashkent state technical university and STC JS
"Uzbekenergo" (Address: 100095, Tashkent city, Universitetskaya street, 2. Tel./fax: (99871)
246-46-00; e-mail: tadqiqitchi@ tdtu.uz).
The doctoral dissertation can be reviewed at the Information-resource center of Tashkent
state technical university (is registered number No.____).(Address: 100095, Tashkent city,
Universitetskaya street, 2. Tel./fax: (99871) 246-46-00; e-mail: tadqiqitchi@ tdtu.uz).
Abstract of the dissertation sent out on «__ » _______2017
(Protocol at the register: No__ dated «___» _____2017)
K.R. Allaev
Chairman of the
scientific council
for awarding the scientific degrees,
Doctor of technical sciences, Professor
О.Kh. Ishnazarov
Scientific secretary of the scientific council
for awarding the scientific degrees,
Doctor of technical sciences
M.I. Ibadullaev
Chairman of the scientific seminar under scientific council
for awarding the scientific degrees,
Doctor of technical sciences, Professor
32
INTRODUCTION (abstract of thesis)
The aim of research work
is to development of a method for modernization of
ADM-1 emergency-repair rail service car during capital maintenance with a view
of improving dynamic characteristics and strengthening its reliability and
durability.
Tasks of the research
:
to create a mathematical model for study of oscillations in the main frame, spring
suspension and running gear of special independent rolling stock taking into
account optimization of their dynamic characteristics;
to develop method of equivalent transformation of the system of differential
equations and algorithms for mathematical model which describe vertical and
horizontal oscillations of emergency-repair rail service car ADM (ADM-1) with
improvement of their dynamic characteristics;
to develop analytical-numerical method of modeling of oscillations of
emergency-repair rail service car ADM (ADM-1).
Object of the research
is emergency-repair rail service car ADM (ADM-1).
Scientific novelty of the research
are following:
method of equivalent transformation of the system of differential equations and
algorithms for identification of vertical and horizontal oscillations of
emergency-repair rail service car ADM (ADM-1);
mathematical model for study of longitudinally-bending oscillations of the main
frame, spring suspension and running gear of emergency-repair rail service car by
taking into account optimization of its dynamic characteristics;
analytical-numerical method of calculation of dynamic strength of main bearing
frame of emergency-repair rail service car ADM (ADM-1) via scheme of beam
type with elastic fixing of ends during harmonic load, during movement with
periodic irregular road;
following criterias for optimization in choosing rational dynamic characteristics
for special self-moving rolling stock by taking into account improvement of
durability and reliability: minimum level of amplitudes, accelerations, maximum
modular exponents, critical speeds, and minimum mean square error;
an effective design of a hydraulic vibration damper for vibration damping of a
railway vehicle is prepared;
The structure and outline of the research work.
The dissertation consists
of following sections: introduction, four main chapters, conclusion, list of
references, annexes. Volume of the work is 123 pages.
33
ЭЪЛОН ҚИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙХАТИ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
LIST OF PUBLISHED WORKS
I бўлим (I часть; I part)
1. Мухамедова З.Г., Юткина И.С. Экспериментальная оценка по видам
повреждений гидравлических гасителей колебаний типа КВЗ ЛИИЖТ.//
ВЕСТНИК Каракалпакского отделения Академии наук Республики
Узбекистан, №2 (243), Нукус - «Илим»-2016, с. 35-38.
(05.00.00 №19)
2. Юткина И.С. , Мухамедова З.Г., Ризаев А.А. Теоретические
исследования колебаний главной рамы кузова электровоза с учетом
воздействия продольных усилий, возникающих в автосцепке.// Журнал
«Доклады Академии наук Республики Узбекистан. Математика.
Технические науки. Естествознание.» АНРУз, изд-во «ФАН», Ташкент,
2016, №3, С. 38-40.(05.00.00 №9)
3. Мухамедова З.Г Динамическая модель для исследования продольных
колебаний
главной рамы электровоза с учетом установки
демпфирующего поглощающего аппарата в автосцепке// Известия
Транссиба №2 (22)- 2015 с.15-23 (05.00.00 № 111 )
4. Mukhamedova Z.G. Xromova G.A Yutkina I.S Mathematical model of
oscillations of bearing div frame of emergency and repair railcar // Journal
«Transport Problems», Volume 12, Issue 1, Gliwice 2017, pp. 93-103.
(05.00.00 №10)
5. Мухамедова З.Г. Математическая модель продольных и поперечных
колебаний аварийно-восстановительных автомотрис // Вестник ТАДИ
Ташкент 2016 № 2-3 с. 37-42 (05.00.00 № 15)
6. Мухамедова З.Г Методика эквивалентного преобразования систем
дифференциальных уравнений для численных исследований по
колебаниям автомотрис // Фарғона политехника институти Илмий
техника Журнали 2017. Том 21.№1 с.83-86 (05.00.00 №20)
7. Мухамедова З.Г и др. Патент РУз. Гидравлический гаситель колебания//
№ IAP 05463 -2017
8. Mukhamedova Z.G Mathematical model of oscillation process of the main
frame and running gear of rail service car //Processing of the Tashkent
International Forum Tashkent-2015 pp.231-238.
9. Файзибаев Ш.С. Мухамедова З.Г. Соболева И.Ю. Исследования по
разработке методов динамического расчета деталей машин при
импульсном нагружении их поверхностных слоев//Вестник ТашИИТа
№3 Ташкент 2008 с. с. 111-120 (00.05.00 № 11)
10. Файзибаев Ш.С. Мухамедова З.Г. Соболева И.Ю. Исследования по
разработке методов динамического расчета деталей машин при
импульсном нагружении их поверхностных слоев// Проблемы
механики№3-4 Ташкент 2011 с. с.54-56 (00.05.00 № 6)
34
11. Мухамедова З.Г. Показатели норм надежности при проектировании
электрооборудования монтажной площадки автомотрисы // Проблемы
энерго-и ресурсосбережения №1-2 Ташкент 2017 с. 247-250 (05.00.00 №
21)
12. Mukamedova Z.G. Development of generalized dynamic model of
oscillation of the main frame and running gear of rail service car. Transport
Problem. Processing 8-International scientific conference Poland, Katowice
2015 p.765-769
13.Мухамедова З.Г. Продольные колебания главной рамы электровоза с
учетом установки поглощающего аппарата в автосцепке Локомотивы.
21 век Сборник материалов 3 международной научно-технической
конференции. СПУПС Санкт- Петербург 2015 17-19 ноября 2015 с. 92-
96
14.Мухамедова З.Г Общие принципы построения математических моделей
колебаний специального самоходного подвижного состава (ССПС) Ёш
илмий тадқиқотчи 12- институтлараро илмий амалий конференция.
ТашИИТ Тошкент-2015 с.94-95
II бўлим (II часть; II part)
15.Мухамедова З.Г. Общие принципы оптимизации динамических
характеристик аварийно-восстановительных автомотрис //ЎзМУ
Хабарлари №2/2 Тошкент 2016с. 163-167
16.
Хромова Г.А., Мухамедова З.Г., Юткина И.С. Разработка
математической модели для динамического расчета несущего каркаса
рамы аварийно-восстановительных автомотрис при продольно изгибных
колебаниях системы //ЎзМУ Хабарлари №2/2 Тошкент 2016
с. 168-172
17.Мухамедова З.Г. и др. Расчет гидрофрикционного поглощающего
аппарата, установленного в автосцепке электровозов// Государственное
Патентное ведоиство РУз. Свидетельство №DGU 03797. 19.05.2016
18. Мухамедова З.Г. К вопросу оптимизации динамических характеристик
аварийно-восстановительных
автомотрис.
Научные
труды
республиканской научно-технической конференции с участием
зарубежных
ученных.
Ресурсосберегающие
технологии
на
железнодорожном транспорте 14-15 декабря ТашИИТ Ташкент-2015 с.
76-78
19. Хромова.Г.А Мухамедова З.Г Моделирования динамических процессов
в
гидромеханических
передачах
железнодорожных
аварийно
-восстановительных автомотрис. 16 научно практическая конференция
"Безопасность движения поездов" 2015 МИИТ г. Москва Россия с. 64-
66
20. Mukamedova Z.G. Khromova G.A., Yutkina I.S. Mathematical model of
oscillation of bearing div frame of emergency and repair service car with
35
variable stiffness and mass parameters. Transport Problem. Processing 8-
International scientific conference Poland, Katowice-2016 p.397-401
21.Мухамедова З.Г. Численные исследования продольных колебаний
главной рамы электровоза с учетом установки демпфера в автосцепке.
Международная научно-практическая конференция "Инновация-2015"
Ташкент 2015 с. 270-271
22.Хромова.Г.А, Мухамедова З.Г, Юткина И.С Моделирование колебаний
несущего каркаса рамы кузова аварийно-восстановительных автомотрис
с переменными жесткостными и массовыми параметрами. Прочность
конструкций, сейсмодинамика зданий и сооружений. Материалы
международной научно-технической конференции. 12-14 сентября 2016
г. с.485-488.
36
Автореферат «ТошТЙМИ Хабарномаси» илмий техник журналида таҳрирдан
ўтказилди.
Бичими 60х84
1
/
16
. Ризограф босма усули. Times гарнитураси.
Шартли босма табоғи: 2,75. Адади 100. Буюртма № 22.
«ЎзР Фанлар Академияси Асосий кутубхонаси» босмахонасида чоп этилган.
Босмахона манзили: 100170, Тошкент ш., Зиёлилар кўчаси, 13-уй.
37
