авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 ||

«Брянский государственный технический университет Лаборатория «Вычислительная механика» Научно-технический семинар Компьютерное моделирование в ...»

-- [ Страница 3 ] --

2. Основной раздел Потребителя, в конечном счете, мало интересуют численные значения метрологических параметров. Ему важно быть уверенным в том, что оборудование четко выполнит свое предназначение по идентификации дефектов и определению степени их развития в диагностируемых узлах. В связи с этим возникает очень серьезный и непростой вопрос: какой должна быть процедура проверки на соответствие заявляемым свойствам? Такую проверку можно произвести несколькими способами.

Рассмотрим кратко каждый из них.

Первый, и самый очевидный - это анализ результатов эксплуатации диагностического оборудования, то есть сопоставление (на достаточно большом количестве экспериментов — речь идет о сотнях) поставленных диагнозов и фактического состояния продиагностированных узлов, которое определяется после их разборки.

Второй способ — это организация активных экспериментов. Эти эксперименты должны заключаться в следующем. Для получения репрезентативной выборки необходимо подвергнуть диагностированию достаточно большое количество однотипных узлов (от сотен до нескольких тысяч).

После диагностирования эти узлы необходимо разобрать и освидетельствовать. Далее требуется сопоставить результаты диагностирования соответствующих узлов с их фактическим состоянием. По результатам сопоставления вычислить параметры достоверности диагностирования.

Третий способ — это создание эталонных моделей неисправностей, на которых можно было бы проверять различные диагностические средства на соответствие заявляемым свойствам. При этом эталоны должны обладать следующим необходимым набором свойств: воспроизводимостью и повторяемостью;

четко оговоренными и проверяемыми численными значениями, границами и пределами воспроизводимых физических величин;

возможностью тиражирования;

способностью длительно сохранять свои свойства и характеристики.

Натурные образцы колесно-моторных блоков с известными неисправностями, которым дана классификация и оценка, не могут выступать в качестве таких эталонов, так как вышеперечисленные требования к эталонам для них не выполняются.

Предлагается ввести в употребление виртуальные эталоны дефектов (ВЭД) на основе полунатурных моделей. Виртуальные эталоны уже нашли свое применение в теории спектрального анализа материалов и в электрических измерениях [3,4]. ВЭД могут быть реализованы в виде специализированных программно-аппаратных устройств или на базе ПЭВМ, имеющих в своем составе устройства сопряжения с объектом. Аппаратная часть должна содержать имитатор (носитель информации) сигнала вибрации. Именно в этом блоке должна храниться информация об изменениях физической величины (виброускорение, виброскорость или виброперемещение) при функционировании роторного механического узла с дефектными элементами. Откуда же взять информацию для помещения в имитатор? Теоретически эта информация может быть получена двумя способами.

Первый — искусственный синтез сложного сигнала на основе теоретических и эмпирических данных. Этот вариант характерен тем, что в сигнал не будет внесено множество диагностических признаков, которые присутствуют в реальном сигнале. Второй — запись сигналов с реальных объектов (колесно-моторных блоков), элементы которых (подшипники и редукторы) имеют различные дефекты и однотипные дефекты разной величины. Понятно, что запись таких сигналов должна производиться образцовым оборудованием и в соответствующих режимах и условиях. В общем случае необходимо иметь целый ряд (набор) эталонных образцов неисправностей с различной степенью развития дефекта.

Подбор таких образцов сопряжен с определенными трудностями. Эталонные записи должны быть классифицированы, то есть разнесены по классам и группам. Как уже было сказано, для записи сигналов необходимо использовать образцовое оборудование. В общем случае оно должно содержать следующие элементы: первичные преобразователи (датчик вибрации и датчик частоты вращения);

антивибрационный кабель;

усилитель;

аналого-цифровой преобразователь;

микропроцессорное устройство или персональный компьютер. Носителем информации может служить, например, CD диск.

В общем случае ВЭД должен содержать следующие элементы: носитель информации, например, CD диск;

устройство воспроизведения, например, на базе персонального компьютера;

цифроаналоговый преобразователь;

усилитель;

вибростолик.

В качестве образцового оборудования для записи и воспроизведения сигналов вибрации может быть использовано, например, оборудование фирмы «Bruel&Kjaer» - система автоматической калибровки акселерометров типа VibraCal 3629 и система многофункционального анализатора PULSE 3560. При калибровке или поверке каждый из испытываемых образцов вибродиагностического оборудования можно будет отнести к тому или иному классу (контрольное оборудование, диагностическое оборудование, экспертная система и т.д.) в зависимости от того, какую чувствительность он показал при испытаниях.

3. Заключение Реализация и утверждение соответствующими ведомственными органами или органами стандартизации виртуальных эталонов дефектов позволит:

производить объективную оценку заявляемых свойств вибродиагностического оборудования и на основе этого осуществлять оптимальный его выбор;

более рационально строить технологию диагностирования при техническом обслуживании и ремонте локомотивов;

во многих случаях заменить трудоемкую процедуру калибровки (по отдельным метрологическим параметрам), комплексной проверкой с помощью упомянутых эталонов.

Все вышеперечисленные обстоятельства будут способствовать повышению эффективности использования вибродиагностического оборудования и, в конечном счете, снижению затрат на обеспечение качества процесса перевозок.

4. Список литературы Правила текущего ремонта и технического обслуживания электровозов постоянного тока. ЦТ 1.

725, М., МПС, 2000г.

Правила текущего ремонта и технического обслуживания электровозов переменного тока. ЦТ 2.

635, М., МПС, 1999г.

Ермишин С.М. Возможности создания виртуальных эталонов. «Измерительная техника», 2002., 3.

№ 10, стр. 10-13.

Кузнецов А.А. Дополнение теории спектрального анализа материалов элементами оценки 4.

физико-механических свойств и использования виртуальных эталонов: автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн. наук :05.11.13 /Омск, 2007.

Прогнозирование особенностей эксплуатации вагонов при помощи современных информационных технологий Федяев В.Л, Дубинин В.М., Гиляжев И.Н.

454091 Челябинск, ул. Цвиллинга, Телефон: (+7351) 237-07-10, Факс: (+7351) 237-07-10, Электронная почта: dvm81@mail.ru Ключевые слова: Пятник, дефекты, износ, моделирование, ресурс 1. Введение Внедрение ресурсосберегающих технологий является одним из стратегических направлений обеспечения выпуска качественной, конкурентоспособной продукции отрасли, в частности, предприятий локомотивного, вагонного хозяйства.

Одним из наиболее ответственных узлов вагонов является пятник – сложно нагруженный силовой элемент, который может одновременно подвергаться изгибу и знакопеременным (растяжение сжатие) нагрузкам. В настоящее время используются пятники, изготовленные по технологиям литья (сталь 20Л) и штамповки (сталь 45);

в вагонных депо используется технология восстановления пятников методом наплавки. Оптимальный выбор материала и способа изготовления (восстановления) пятника существенно определяет безопасность эксплуатации железнодорожного подвижного состава, значение его межремонтного пробега.

На ближайший период прогнозируется эксплуатация вагонного парка в условиях повышенного использования грузоподъемности вагона и относительно высоких скоростей движения. В результате при движении со скоростью порядка 40 км/ч сила инерции достигает значений, достаточных для отрыва пятников от плоской поверхности подпятника. В таких условиях возможно краевое опирание пятника, перераспределение нагрузок по подпятнику и повышенная повреждаемость в зоне подпятников. Кроме того, при эксплуатации вагона в узле пятник-подпятник на заклепочные соединения действуют возросшие продольные силы, ударные нагрузки при роспуске вагонов с горок, а также дополнительные изгибающие моменты и моменты трения при проходе кривых участков пути, что ослабляет их.

2. Основной раздел Анализ отцепок в текущий и плановые виды ремонта вагонов показал, что основные неис правности пятника — трещины в зоне привалочной плиты к упорной поверхности, по отверстиям крепления заклепками, износы упорной и опорной поверхностей, ослабление заклепок крепления пятника. При этом наиболее характерным дефектом является износ - изменение геометрических размеров, формы, массы и состояния поверхностей вследствие разрушения поверхностного слоя при трении. Сила трения в узле зависит от физического состояния контактирующих поверхностей (за грязненности, шероховатости), давления, размера поверхности. В реальных условиях эксплуатации имеет место упруго-пластический характер контакта. Интенсивность износа при этом также зависит от условий эксплуатации и свойств применяемых материалов. Упорные и опорные контактирующие поверхности пятника и подпятника испытывают продольные усилия в эксплуатации, а также ударные нагрузки при спуске вагонов с горок. На прямом участке пути перемещение пятника относительно подпятника незначительно и обусловлено суммарными зазорами в тележке - площадь износов при этом минимальна. При движении вагона в кривой пятник перемещается относительно подпятника по дуге с углом, образованным продольной осью тележки и вагона. В этом случае площадь износа будет максимальной.

Это подтверждают статистические сведения проведения текущего вида ремонта по причине выявляемых дефектов пятников а также на отчетности по результатам испытаний, проводимых по основным ремонтным депо (ВЧДР-Челябинск, Магнитогорск, Курган) Южно-Уральской Дирекции по ремонту грузовых вагонов в период с 10.09.2007 г. по 17.09.2007 г.

Как правило, в процессе трения в эксплуатации подвижного состава одновременно наблюдается несколько видов изнашивания. Однако в большинстве случаев проявляется ведущий вид изнашивания, ответственный за характер и размер износа – в данном случае - абразивно-механический, на величину которого оказывают прямое влияние значения динамических характеристик, исследуемых методами имитационного моделирования.

Использование аналитической программной среды UM позволило создать уточненные пространственные динамические модели, учитывать геометрию тел при моделировании, исследовать влияние изменения геометрии пятника на кинематику и динамику системы.

Схема использования типовых аналитических программных сред, применявшихся при имитационном моделировании динамики узлов сопряжения «пятник-подпятник» включала в себя следующие этапы: разработка структурного графа исследуемой системы в виде совокупности твердых тел и кинематических и силовых связей;

задание геометрических и инерционных свойств элементов системы;

построение геометрии тел подсистем;

разработка математической модели силовых связей между телами, представляющими систему вагон;

разработка моделей связей уникального типа для «жестко» связанных тел;

разработка программного обеспечения математической модели связей;

синтез уравнений движения в символьной форме;

компиляция программного обеспечения модели в общую структуру программного обеспечения уравнений движения;

численное интегрирование уравнений движения с предварительным выбором метода по критерию сходимости и быстродействия процесса;

вывод результатов моделирования;

обработка результатов моделирования с указанием зон узла сопряжения, подверженных наиболее интенсивному износу (опорная и упорная поверхности надрессорной балки и пятника).

При отработке методики моделирования и расчте процесса износа деталей пятник-подпятник применялся метод дискретного интегрирования. В основу метода было положено предположение, что за какой-то малый промежуток размеры трущихся деталей остаются неизменными. За значение данного интервала было принято время одного цикла колебаний рессорного комплекта тележки вагона. За этот малый промежуток времени находились значения нормальных сил, действующих в зоне контакта. Далее определялись относительное перемещение трущихся поверхностей и рассчитывалась толщина изношенного слоя металла с учетом его абразивно-механического характера. Для определения размеров слоя, удалнного с поверхности за следующий промежуток времени находились новые линейные размеры деталей, участвующих в трении. Размеры, как входные параметры для определения нагрузок на следующем шаге моделирования, определялись путм изменения расчтных размеров предшествующего отрезка времени. Далее повторялся расчт, аналогичный на предыдущем шаге интегрирования.

Таким образом, весь комплекс расчета износа пятника методами имитационного моделирования включал в себя три основных этапа. На первом этапе расчта происходил ввод исходных данных - общее время пробега, время пробега, для которого определяется зависимость между интенсивностью износа и параметрами системы, время пробега, на протяжении которых расчт ведтся с помощью пошагового интегрирования, характеристики материалов узлов, коэффициент загрузки вагона, параметры рельефа пути, скорость движения, геометрические параметры трибосопряжения. На втором этапе проводился многоцикличный параметрический расчт. В ходе заключающего третьего этапа выводились конечные результаты моделирования. Определение закономерностей образования частиц износа при трении является одной из самых сложных задач, решение которой делает возможным успешное построение расчетной модели, используемой для имитационного моделирования.

Моделирование взаимодействия в пятниковом узле основано на рассмотрении модели контактного взаимодействия кузова и надрессорной балки в пятниковом узле. Модель силового взаимодействия кузова и надрессорной балки в пятнике включает 8 контактных взаимодействий типа точка-плоскость в горизонтальной и вертикальной плоскости.

Описанные методики расчета на абразивный износ и износ по отслаиванию позволили с некоторой достоверной степенью вероятности построить и реализовать расчтную имитационную модель износа трущихся поверхностей в зоне сопряжения пятника и подпятника для литого и штампованного пятников.

Сравнение результатов проводимых расчетов производилось на сочетаниях сопрягаемых поверхностей пятника шкворневой балки и подпятника надрессорной балки вагона и анализировалось для двух основных вариантов: вариант сопряжения - литой обработанный пятник и подпятник надрессорной балки тележки;

второй вариант сопряжения – штампованный обработанный пятник и подпятник надрессорной балки. Износы наружного и внутреннего бурта имеют ярко выраженную ориентацию по продольной оси вагона и серповидную форму. Отколы бурта также имеют ориентацию по продольной оси вагона и образуются под действием продольных сил при условии существенного износа бурта. Таким образом, данные полученные расчетным путем подтверждают практические сведения об основных повреждениях узла сопряжения пятник-подпятник грузового вагона - кольцевые трещины в эксплуатации могут появиться вследствие краевого опирания пятника на подпятник особенно при дополнительном воздействии центробежных и ветровых нагрузках на кузов вагона.

3. Заключение Итогом расчта стало получение зависимости изменения размеров пятников кузова и подпятников надрессорной балки от времени работы вагона (пробега), скорости движения вагона па рельсовой колее, коэффициента загрузки и многих других параметров. Они наглядно представляются следующими графическими результатами относительно времени эксплуатации вагона: графиками изменения нормальных сил в парах трения;

относительных перемещений плоскостей трения;

изменений величин средних нормальных сил;

значениями интенсивности износа трущихся поверхностей.

На основании зависимости можно сделать вывод о том, что зависимость величины износа от вре мени эксплуатации контактируемых деталей имеет нелинейный характер - в течение двух лет с начала эксплуатации вагона происходит приработка с максимальным износом, достигающим 2,53,5 мм. В последующие годы величина износа уменьшается и составляет в среднем 0,20,5 мм в год, что соответствует нормальному режиму эксплуатации. На заключительном интервале равномерный износ достигает максимальных значений, регламентируемых нормативной эксплуатационной документацией. В этом случае техническое состояние узла сопряжения переходит из работоспособного в неисправное.

Расчет износа профилей колес и рельсов в программном комплексе «Универсальный механизм»

Языков В.Н.

241035, Россия, г. Брянск, бул. 50-летия Октября, Тел., факс: +7-4832-568637, well@tu-bryansk.ru Ключевые слова: износ колеса и рельса.

1. Введение В докладе описана методика моделирования износа профилей колес и рельсов в программном комплексе «Универсальный механизм» (ПК УМ).

2. Износ профилей колес и рельсов Прогнозирование износа профилей железнодорожных колес и рельсов в ПК УМ организовано на базе инструмента сканирования (многовариантного расчета), дополненного понятием эволюции. Под эволюцией понимается серия многовариантных расчетов одинаковой структуры, отличающихся друг от друга внешними условиями. В случае прогнозирования износа профиля изменяемыми внешними условиями являются формы профилей колес или рельсов, изменяющиеся в конце каждого многовариантного расчета в соответствии с трибологической моделью износа.

При расчете эволюции профилей колес вследствие износа предусмотрена возможность задания участков пути различного типа со своим весом. В каждом из них может определяться своя группа параметров и скоростей движения. По заданному набору параметров проводится моделирование динамики экипажа и изнашивания профилей колс. При расчете эволюции профиля рельса указываются железнодорожные экипажи, движение которых будет моделироваться на исследуемом участке пути.

Для определения износа профилей колеса и рельса можно воспользоваться одной из реализованных в программном комплексе моделей изнашивания: Арчарда, линейно-разрывный Шпехта, нелинейной и с аппроксимацией пластического изнашивания (ВНИИЖТ).

При расчте изнашивания можно задать как максимальное значение величины съма материала за одну итерацию, обычно 0.1 мм, и при этом происходит оценка пробега экипажа для полученного износа. Однако можно задать и пробег, для которого получить величину съма металла из-за износа.

Выбор способа зависит от типа решаемой задачи. В длительных расчетах для получения больших величин изнашивания из-за наличия сильного эффекта приработки используется преимущественно первый способ.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 08-01-00677-а.

Моделирование динамики поезда в программном комплексе «Универсальный механизм»

Языков В.Н.

241035, Россия, г. Брянск, бул. 50-летия Октября, Тел., факс: +7-4832-568637, well@tu-bryansk.ru Ключевые слова: моделирование продольной динамики поезда.


1. Введение В докладе описаны возможности модуля моделирования динамики поезда, разрабатываемого в рамках программного комплекса «Универсальный механизм» (ПК УМ). Представлены результаты решения некоторых практических задач, в том числе исследование сходов грузовых поездов.

2. Моделирование продольной динамики поезда В настоящее время численное моделирование продольной динамики поезда широко используется для решения многих практически важных задач: исследования безопасности движения поездов, выбора эффективных режимов ведения поезда и т.д. Существует большое количество программ, моделирующих динамику поезда. Одна из таких разработок – модуль моделирования продольной динамики поезда ПК УМ.

В ПК УМ применяется модель продольной динамики состава, которая использует упрощенное представление рельсовых экипажей, при котором пренебрегают их вертикальной и поперечной динамикой. Все тела, входящие в модели экипажей, движутся поступательно вдоль одной прямой.

Отдельный экипаж может состоять из любого числа тел, соединенных силовыми элементами. Например, при моделировании цистерны, частично наполненной жидкостью, в простейшем случае вводится дополнительная масса, присоединенная к кузову упруго-диссипативным элементом. Значение присоединенной массы, коэффициентов жесткости и диссипации могут определяться либо экспериментально, либо на основании каких-либо упрощенных моделей колебания жидкости.

Стандартно в ПК УМ с этой целью используются экспериментальные данные, приведенные в открытой печати.

Движение в кривых моделируется дополнительной силой сопротивления, которая зависит от массы экипажа, радиуса кривой, а в некоторых моделях – от скорости движения. При проходе переходных кривых сила сопротивления нарастает от нуля до значения сопротивления в кривой при заезде и убывает до нуля при выезде из кривой. При движении в наклонных участках пути (спуски или подъемы) дополнительно вводится продольная составляющая силы тяжести, имитирующая движение по переменному вертикальному профилю. Отдельные экипажи в составе поезда соединены силовыми элементами, моделирующими поглощающие аппараты. Стандартно для этого используются биполярные силовые элементы.

3. Моделирование пространственной динамики экипажей в составе поезда Как правило, при исследовании безопасности движения поездов недостаточно анализа только продольных сил, действующих в автосцепках экипажей. Необходимо также оценивать силы отжатия рельсов, коэффициенты запаса устойчивости и т.д. Такая задача может быть выполнена только при использовании подробных пространственных моделей железнодорожных экипажей. Модель поезда, состоящая только из пространственных моделей экипажей, очень сложна с точки зрения процесса сборки модели. Она также требует значительных затрат машинного времени на расчет. Компромисс может быть достигнут путем включения в состав модели поезда только сцепа из нескольких единиц подвижного состава, пространственная динамика которых представляет наибольший интерес. Такой подход реализован в ПК УМ и был не раз использован для исследования сходов грузовых поездов.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант № 08-01-00677-а.

Именной указатель Агапов Д.Г....................................................................................................................................................... Алейников И.А................................................................................................................................................ Андреев А.Е..................................................................................................................................................... Антипин Д.Я.................................................................................................................................................... Антохин А.В...............................................................................................................


..................................... Атаманюк А.В................................................................................................................................................. Бобылькова Е.А............................................................................................................................................... Болдырев А.П.................................................................................................................................................. Буяльский А.К................................................................................................................................................. Быков В.А........................................................................................................................................................ Васильев С.М................................................................................................................................................... Волковойнов Б.Г............................................................................................................................................. Гарипов Д.С..................................................................................................................................................... Гетманский В.В............................................................................................................................................... Гиляжев И.Н.................................................................................................................................................... Горобцов А.С....................................................................................................................................... 17, 19, Гребенников Н.В............................................................................................................................................. Дубинин В.М................................................................................................................................................... Егоров П.В....................................................................................................................................................... Жариков Д.Н.................................................................................................................................................... Железняков А.Д.............................................................................................................................................. Жеменев А.В.................................................................................................................................................... Зарифьян А.А.................................................................................................................................................. Кобищанов В.В................................................................................................................................................ Ковалев Р.В................................................................................................................................................ 25, Колпахчьян П.Г............................................................................................................................................... Кошечкина Н.И............................................................................................................................................... Круговова Е.А.............................................................................................. ................................................... Кудюров Л.В................................................................................................................................................... Лысиков Н.Н........................................................................................................................................ 29, 31, Мирошниченко Д. А....................................................................................................................................... Михальченко Г.С............................................................................................................................................ Михеев Г.В................................................................................................................................................ 37, Никитченко А.А.............................................................................................................................................. Ольшевский А.А............................................................................................................................................. Панченко М.Н................................................................................................................................................. Подзоров А.В................................................................................................................................................... Попович М.В................................................................................................................................................... Резников М.В................................................................................................................................................... Сакало А.В....................................................................................................................................................... Сакало В.И....................................................................................................................................................... Сенько В.И....................................................................................................................................................... Сергеев Е.С...................................................................................................................................................... Симонов В.А.............................................................................................................................................. 51, Спиров А.В...................................................................................................................................................... Томашевский С.Б............................................................................................................................................ Тэттэр А.Ю...................................................................................................................................................... Тэттэр В.Ю...................................................................................................................................................... Ушкалов В.Ф................................................................................................................................................... Федяев В.Л....................................................................................................................................................... Языков В.Н................................................................................................................................................ 58, Shorr Ralph....................................................................................................................................................... Wike Paul..........................................................................................................................................................

Pages:     | 1 | 2 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.