Анализ и синтез структуры и параметров гидрообъемных приводов выправочно-подбивочных машин нового поколения (13.07.2009)

Автор: Дубровин Вячеслав Анатольевич

ДУБРОВИН ВЯЧЕСЛАВ АНАТОЛЬЕВИЧ

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ ГИДРООБЪЁМНЫХ ПРИВОДОВ ВЫПРАВОЧНО-ПОДБИВОЧНЫХ МАШИН НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Специальность 05.02.02 «Машиноведение, системы приводов и детали машин»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва ? 2009 г.

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московском государственном университете путей сообщения» (МИИТ) на кафедре «Путевые, строительные машины и робототехнические комплексы».

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Ковальский Виктор Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Трифонов О.Н.;

доктор технических наук, профессор

Кудрявцев Е.М.

доктор технических наук, доцент

Даршт Я.А.

Ведущая организация: Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава» (ОАО «ВНИКТИ»), г. Коломна.

Защита состоится «» 2009 г. В 1300часов на заседании диссертационного совета Д 218.005.01 в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТе) по адресу: 127994, Россия, г. Москва, ул. Образцова, дом. 9, строение 9, ауд. 2505.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИИТа.

Автореферат разослан «» 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, доцент А.В. Саврухин ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Транспортная стратегия России предусматривает в кратчайшие сроки решение ряда важнейших задач, связанных с обновлением технических средств железных дорог, повышения эффективности работы отрасли на основе внедрения новых технологий для обеспечения устойчивой конкурентоспособности железнодорожного транспорта в сравнении с другими видами транспорта. В условиях рыночной экономики к качеству перевозок предъявляются все более высокие требования. Увеличение объемов грузовых и пассажирских перевозок на сети железных дорог путем увеличения скоростного режима работы подвижного состава существенно повышает требования к устойчивости железнодорожного полотна. В связи с этим необходимо оснащать железные дороги России путевой техникой, созданной на базе современных научных разработок. Надежность железнодорожного пути зависит от стабильности балластной призмы, обеспечивающей вертикальную и горизонтальную устойчивость рельсошпальной решетки при воздействии на нее поездной нагрузки и равномерное распределение давления от шпал на основную площадку земляного полотна. Балластная призма должна иметь достаточно большую равноупругость вдоль и поперек пути и обеспечивать наименьшую неравномерность остаточных деформаций при эксплуатации железнодорожного пути. В процессе эксплуатации железнодорожного пути под воздействием поездной нагрузки в балластном слое в результате износа, разрушения и изменения взаимного положения, слагающих слой частиц накапливаются остаточные деформации в виде просадок, сдвижек пути в плане и по уровню. Это приводит к повышенному износу элементов верхнего строения пути, подвижного состава и возрастанию эксплуатационных расходов железнодорожного транспорта. Интенсивность эксплуатации и значительная протяженность отечественной сети железных дорог требует выполнения больших объёмов работ по ремонту, реконструкции и содержанию пути и, как следствие, создания современных высокопроизводительных путевых машин, в том числе выправочно - подбивочных машин.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что одним из резервов повышения производительности и снижения энергоемкости выправочно-подбивочных машин является использование принципа непрерывно – циклического перемещения, когда во время непрерывного движения путевой машины подбивочный блок циклически перемещается от одной рабочей зоны к другой. В этом случае очевидно нет затрат энергии привода на разгон и торможение основной массы машины, а производительность и энергетические затраты существенно зависят от времени цикла и перемещаемой массы рабочего органа.

Учитывая конструктивные и эксплуатационные недостатки, заключающиеся в достаточно большой циклически перемещающейся массе исполнительного рабочего органа машины Duomatic 09-32 CSM австрийской фирмы «Plasser & Theurer», творческим коллективом ОАО «Калужского завода «Ремпутьмаш» предложена оригинальная конструкция механизма перемещения исполнительного устройства, которая защищена патентом. В данной конструкции предлагается циклически перемещать только подбивочные блоки, а подъемно-рихтовочное устройство (ПРУ) устанавливается на основную раму машины и тем самым выправка пути ведется непрерывно. Таким образом, циклически перемещаемая масса снижается в два раза по сравнению с машиной Duomatic 09-32 CSM, при этом можно ожидать повышение точности выправки рельсошпальной решетки и качества уплотнения щебеночного балласта. Отмеченные преимущества могут быть реализованы при рациональной структуре и параметрах системы приводов циклического перемещения подвижной рамы с подбивочными блоками и рабочего передвижения машины в условиях жестких ограничений.

Ошибки в определении рациональных структуры и параметров приводов уменьшают эффективность их применения и увеличивают срок внедрения в производство. В связи с этим вопрос синтеза структуры, рациональных статических и динамических параметров системы гидрообъёмных приводов механизма циклического перемещения подвижной рамы с подбивочными блоками и рабочего передвижения выправочно-подбивочных машин нового поколения является актуальным и требует своего решения.

Народно-хозяйственная проблема, решаемая в диссертации – создание экспортно-заменяющих технологий и конструкций путевых машин.

Научная проблема, решаемая в диссертации – определение основных закономерностей работы гидрообъемных приводов выправочно-подбивочных машин нового поколения с непрерывно-циклическим технологическим процессом и повышенной производительностью.

Цель работы – повышение производительности и надежности современных выправочно-подбивочных машин непрерывно-циклического действия на основе системного анализа и синтеза структуры и параметров комплекса основных приводов и системы управления.

Методы исследований – математическое моделирование технических систем, теория колебаний, теория автоматизированного гидропривода, теория случайных процессов и математической статистики, численные методы решения дифференциальных уравнений, натурный эксперимент в условиях ремонта железнодорожного пути.

Научная новизна работы:

- впервые установлены основные закономерности работы гидрообъемных приводов выправочно-подбивочных машин нового поколения с непрерывно-циклическим технологическим процессом и повышенной производительностью.

- обоснована структурная схема привода механизма циклического перемещения подвижной рамы с подбивочными блоками современной выправочно-подбивочной машины-автомата ПМА-1 непрерывно-циклического действия;

- разработана методика расчета и выполнен расчет рациональных статических параметров и выходной характеристики гидрообъёмного привода механизма циклического перемещения подвижной рамы с подбивочными блоками путевой машины-автомата ПМА-1 нового поколения;

- экспериментально получены режимы нагружения комплекса гидроприводов механизма циклического перемещения подвижной рамы с подбивочными блоками и рабочего передвижения при различных условиях эксплуатации машины и параметрах настройки системы управления и в том числе рациональный;

- разработана нелинейная математическая модель системы объемных гидроприводов механизмов циклического перемещения подвижной рамы подбивочных блоков и рабочего передвижения машины с наложенными функциональными и параметрическими ограничениями, позволяющая анализировать процессы изменения силовых и скоростных параметров приводов при изменении управляющих воздействий и времени цикла;

- разработана методика и выполнен расчет рациональных динамических параметров системы гидроприводов механизмов циклического перемещения подвижной рамы подбивочных блоков и рабочего перемещения машины, обеспечивающих минимизацию до технически обоснованного уровня максимального давления и скорости рабочего перемещения машины;

- обоснована структура и определены рациональные параметры системы управления гидроприводом механизма циклического перемещения подвижной рамы подбивочных блоков, дающие возможность минимизировать до технически обоснованного уровня время цикла и максимальное давление переходного процесса.

Практическая ценность: разработанные в диссертации методики и программное обеспечение позволяют в автоматизированном режиме определять рациональные статические и динамические параметры, а также структуру и параметры системы управления комплекса гидроприводов механизмов циклического перемещения подвижной рамы подбивочных блоков и рабочего передвижения выправочно-подбивочных машин нового поколения типа ПМА-1, что в конечном итоге существенно сокращает сроки проектирования, повышает эффективность, надежность и производительность данной путевой техники. Получен патент на изобретение.

Реализация работы. Разработанные в диссертации методики и программное обеспечение использованы ПТКБ ЦП филиала ОАО «РЖД» и СКБ ОАО «Калужский Завод «Ремпутьмаш» при проектировании выправочно-подбивочной машины непрерывно-циклического действия ПМА-1 и реализованы при сборке на ОАО «Калужский завод «Ремпутьмаш» опытного образца и серийно выпускаемых машин.

Многие методические разработки диссертации легли в основу четырех учебных пособий и учебника «Путевые машины» для студентов специальностей «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» и «Роботы и робототехнические системы».


загрузка...