Введение
1. Состояние проблемы. Цель и задачи работы 10
1.1. Железные дороги России в 2002 году, актуальные проблемы и задачи железнодорожного транспорта 10
1.2. Безопасность движения поездов на железных дорогах России, технические пути ее повышения 18
1.3. Тяговое обеспечение перевозочного процесса 26
1.4. Причинно-следственная связь процессов в системе колесо-рельс с проблемой повышения ресурса ее элементов 34
1.5. Анализ методов виброзащиты железнодорожных экипажей 49
1.5.1. Снижение виброактивности источника возмущений в системе «экипаж- путь» 49
1.5.2. Виброизоляция и основные тенденции развития конструкций экипажной части магистральных локомотивов 52
1.5.3. Требования к конструктивным параметрам и характеристикам связей тележки с кузовом и колесными парами 55
1.6. Цель и задачи работы 70
2. Разработка квазиинвариантных виброзащитных систем. Методы их аналитического конструирования 71
2.1. Предварительные замечания к проблеме 71
2.2. Теоретические основы конструирования инвариантных систем рессорного подвешивания.. 72
2.3. Классификация виброзащитных средств, содержащих устройства с неустойчивым положением равновесия 79
2.4. Методы расчета квазиинвариантных систем виброзащиты 85
2.4.1 Анализ известных методов расчета компенсирующих устройств рессорного подвешивания локомотивов 85
2.4.2. Расчет компенсирующего устройства для буксовой ступени рессорного подвешивания электровоза ВЛ10 90
2.5. Аналитическое конструирование квазиинвариантной системы виброзащиты человека - оператора 98
2.6. Исследование динамических свойств разработанной вазиинвариантной системы виброзащиты объекта 102
2.7. Исследование влияния конструкционного трения на динамические свойства разработанной системы виброзащиты человека - оператора 106
Выводы по главе 2 111
3. Применение матричных методов и однородных координат для математического описания особенностей пространственных колебаний механических систем 112
3.1. Необходимость и особенности исследования пространственных колебаний железнодорожных экипажей. Обоснование их расчетных схем и математических моделей 112
3.2. О проблеме исследования нелинейных колебаниях твердых тел и явлениях пространственной неустойчивости 117
3.3. Проблемы автоматизации вывода уравнений многомерных механическиххистем 123
3.4. Матричный метод определения направляющих косинусов и угловой скорости 126
3.5. Однородные координаты и их свойства 139
3.6. Однородная матрица композиции преобразований 145
3.7. О выводе уравнений движения механической системы с помощью однородных координат 150
Выводы по главе 3 154
4. Методы исследования математических моделей. «Быстрые» и «медленные» движения динамической системы 156
4.1.0 точных математических моделях и проблемах их интегрирования 156
4.2. Нормализация уравнений движения динамических систем 157
4.3. Варианты введения малого параметра при нормализации уравнений 161
4.4. Теорема А.Н. Тихонова. Вырождение на бесконечном интервале времени 164
4.5.. Вычисление постоянных времени для механической системы «поезд» 169
Выводы по главе 4 177
5. Качественное исследование колебаний кузова экипажа отнесенных к различным плоскостям симметрии 178
5.1. Некоторые предварительные замечания о сущности рассматриваемого вопроса 178
5.2. Уравнения колебаний экипажа с высоким центром тяжести 183
5.3. Автопараметрические колебания экипажа 186
5.4. Влияние диссипативных сил на поведение экипажа 200
5.4.1. Исследование колебаний экипажа при вязком трении 200
5.4.2. Колебания экипажа при сухом трении 204
5.5. Вынужденные колебания экипажа с высоким центром тяжести 206
5.5.1. Вынужденные колебания экипажа при детерминированном возмущающем воздействии 206
5.5.2. Вынужденные колебания системы с диссипацией энергии 222
5.5.3. Исследование колебаний боковой качки и подпрыгивания кузова при наличии сил сухого трения 226
5.6. Взаимодействие вынужденных колебаний подпрыгивания и относа экипажа с высоким центром тяжести 227
Выводы по главе 5 232
6. Оценка влияния квазиинвариантного рессорного подвешивания на динамические качества локомотива 235
6.1. Обоснование выбора возмущающих факторов для конструиро вания математических моделей динамической системы «экипаж-путь» 235
6.1.1. Модели случайных возмущений рельсового пути 235
6.1.2. О выборе характеристик пути при исследовании колебаний железнодорожного экипажа 241
6.1.3. Модели случайного возмущения для перспективных скоростей движения грузовых и пассажирских поездов 242
6.2. Динамические свойства электровозов с типовым и квазиинвариантным рессорным подвешиванием 243
6.3. Исследование влияния квазиинвариантного подвешивания на реализацию силы тяги электровоза 264
6.3.1. Влияние технического состояния колес и условий их контактирования с рельсами на реализацию силы тяги 264
6.3.2. Тяговые и динамические свойства типового и модернизированного экипажей 270
6.4. Определение экономически оптимального проскальзывания колесной пары по рельсам 275
6.4.1. Состояние проблемы и постановка задачи 275
6.4.2. Алгоритм решения задачи оптимального управления методом приближенного вариационного исчисления, предложенного академиком Г.Е. Пуховым на решетке-графе 283
6.4.3. Алгоритм поиска оптимального проскальзывания колесной пары локомотива по рельсам 289
Выводы по главе 6 297
7. Экспериментальные исследования динамических свойств железнодорожных экипажей и систем виброзащиты человека-оператора .299
7.1. Натурные испытания динамических свойств локомотива с квазиинвариантным рессорным подвешиванием 299
7.1.1. Методика и место проведения эксперимента 299
7.1.2. Показатели динамических качеств серийного и опытного электровозов в вертикальной продольной плоскости симметрии 300
7.1.3. Параметры горизонтальной динамики 3 7.2. Экспериментальная оценка воздействия локомотивов на путь 304
7.3. Экспериментальные оценки квазиинвариантных систем виброзащиты человека-оператора 3 7.3.1. Результаты исследований в НИИ гигиены труда и профзаболеваний АМН 310
7.3.2. Натурные испытания системы виброзащиты машиниста локомотива 313
7.3.3. Оценка эффективности варианта системы виброзащиты водителя грузового автомобиля 314
7.4. Экспериментальные исследования динамических качеств полувагонов в порожняковых составах 317
7.4.1. Некоторые предварительные замечания о проблеме 317
8. Технико -экономическая оценка эффективности разработанных решений 334
Заключение и общие выводы 343
Список литературы
