Реєстраційний номер
0218U006874,
0116U005509
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Розвиток наукових принципів діагностування механічних транспортних систем на основі аналізу динамічних коливальних процесів їх елементів
Назва етапу роботи
Керівник роботи
Ноженко Олена Сергіївна,
Дата реєстрації
28-09-2018
Організація виконавець
Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля
Опис етапу
Об'єкт дослідження: Динамічні та міцністні процеси енергетичної взаємодії, що виникають у елементах механічної системи "рухомий склад-колія". Мета роботи: достовірно та обґрунтовано визначати взаємозв'язок між технічним станом та динамічними процесами, що відбуваються в елементах конструкцій механічної системи "рухомий склад-колія"; оцінити енергетичну складову взаємодії між зазначеними процесами на підставі значного за обсягом масиву даних, виміряних під час експлуатації, та встановити параметри для інтелектуальної системи прийняття рішень стосовно визначення технічного стану системи у реальному часі. Методи дослідження: - при проведенні аналізу робот у напрямку оцінки технічного стану рейкових транспортних засобів - метод системного аналізу та синтезу інформації, метод експертних оцінок, метод функціонального аналізу; - математичне й імітаційне моделювання динамічних характеристик локомотивів та вагонів і чисельні методи рішення диференційних рівнянь, інтегрування диференційних рівнянь; - при експериментальних дослідженнях - натурні випробування, фізичне моделювання, методи імітування, планування експерименту, математична обробка результатів експерименту. Результати дослідження: 1. Запропоновано спосіб моніторингу робочих навантажень, що діють від рухомого складу на колійну структуру. Розроблений спосіб заснований на вимірах прискорень рейок в вертикальному і горизонтальному поперечному напрямках. 2. Розроблено алгоритм попередньої обробки сигналу, що виконує в автоматичному режимі розбиття багатовимірного сигналу на сегменти, асоційовані з певними колесами, та не потребує додаткової інформації про швидкість руху та тип рухомого складу. Запропоновано метод обчислення вертикальних і горизонтальних переміщень рейок, отриманих шляхом інтегрування прискорень в прямому і зворотному напрямках (часу). 3. Порівняння статистичних параметрів досліджуваних величин напружень і прискорень рейок при проїзді маневрового тепловоза показало, що швидкість в діапазоні 10 ... 40 км/год не має значного впливу на статистичні параметри величин кромкових напружень рейок як при веденні порожнього піввагону так і при веденні завантаженого. На відміну від напружень, величина прискорень рейки при проїзді маневрового локомотива лінійно залежать від швидкості руху, при цьому дана тенденція спостерігається як у вертикальному, величина maxaZ досягає 227 м/с2, так і в горизонтальному, величина maxaY досягає 283 м/с2, напрямках. Встановлено кореляційну залежність між кромковими напруженнями та прискореннями рейок, що досягає 0,5 - 0,6. Спектральний аналізу прискорень рейок виявив наявність частот в діапазоні 250 - 600 Гц в вертикальному і 300 - 750 Гц в горизонтальному напрямках 4. Розроблено концепцію оцінки дефектних коліс залізничного рухомого складу за результатами аналізу записів прискорень рейок при проїзді рухомого складу. Розроблено концепцію ідентифікації дефектних коліс рухомого складу на основі аналізу прискорень рейок та виявлення підвищених ударних навантажень. 5. Створено математичну модель системи "рухомий склад-колія", що враховує динамічну складову взаємодії елементів системи, характеристики зв'язку між ними, а також напружено-деформований стан, для ідентифікації виходу технічного стану за межі нормативно встановленого рівня. 6. Проаналізовано вплив швидкості руху та осьового навантаження на величину RMS прискорень рейки. Спектр прискорення рейки сильно залежить від навантаження на вісь. Видно, що при високому навантаженні на вісь, спектр відгуку рейки складає переважно менш 500 Гц. З іншого боку, менше навантаження на вісь, спектр відгуку переважно перевищує 500 Гц. Це свідчить про взаємозв'язок динамічного відгуку рейки зі швидкістю поїзда та осьовим навантаженням та обгрунтовує можливість оцінки динамічної сили рухомого складу шляхом вимірювання прискорень рейки. 7. Оцінений в результаті моделювання динамічний вплив особливо вантажних вагонів на колію потребує розробки низки технічних рішень щодо їх вдосконалення, було розроблено низка технічних рішень, на які спільно з чеськими та словацькими колегами подано декілька патентів на винаходи та корисні моделі. А також запропоновано напрямки вдосконалення візка трамвайного вагону та обґрунтовано використання колісної пари з незалежним обертання гребеня як метода поліпшення динамічних характеристик вагонів та локомотивів при проходження кривих ділянок колії.
Опис продукції
Розроблено концепцію оцінки дефектних коліс залізничного рухомого складу за результатами аналізу записів прискорень рейок при проїзді рухомого складу. Розроблено алгоритм попередньої обробки отриманих записів прискорень рейок, який не потребує даних про швидкість руху та тип рухомого складу. Розроблено алгоритм статистичної обробки записів прискорень рейки для виявлення дефектних коліс. Розроблено концепцію ідентифікації дефектних коліс рухомого складу на основі аналізу прискорень рейок та виявлення підвищенних ударних навантажень. Проведено огляд систем моніторингу рухомого складу, розроблено алгоритм обробки даних. Розроблено математична модель щодо встановлення факторів, та їх впливу на величину прискорень рейки та узгодженість коливань з напружено-деформованим станом рейки. Виявлено та обґрунтовано низку діагностичних параметрів на основі спектрального аналізу. Виявлено фактори, які найбільш впливають на величину прискорень рейки. Розроблено низку технічних рішень спрямованих на зниження динамічного
Автори роботи
Кара Сергій Віталійович
Ковтанець Максим Володимирович
Кравченко Катерина Олександрівна
Мостович Анатолій Валентинович
Ноженко Володимир Сергійович
Ноженко Олена Сергіївна
Просвірова Ольга Вікторівна
Семенов Станіслав Олександрович
Суслов Євген Федорович
Цихмістро Сергій Іванович
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
