Удосконалення систем повітропостачання сучасного тягового рухомого складу за рахунок використання компресорів нового типу

Abstract

UA: Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-практичної задачі – удосконалення систем повітропостачання сучасного тягового рухомого складу за рахунок використання компресорів нового типу. Науково обґрунтована доцільність удосконалення систем повітропостачання сучасного ТРС за рахунок використання біроторних шиберних компресорів нової конструкції - БШК. Проведені розрахункові дослідження, спрямовані на розробку формалізованих описань залежності показників роботи БШК від їх основних конструкційних параметрів. Отримано єдине математичне описання кінематичних і динамічних процесів, що відбуваються в механічних системах нових компресорів. Визначені основні конструкційні параметри, параметри робочого процесу і техніко-економічні показники БШК, які орієнтовані на використання в системах повітропостачання сучасних локомотивів і моторвагонного рухомого складу. На основі результатів виконаних розрахункових досліджень і розробленої конструкторської документації виготовлено зразок нового компресора для систем повітропостачання моторвагонного рухомого складу. Працездатність дослідного компресора запропонованої конструкції підтверджена в ході експериментальних випробувань. RU: Диссертационная работа посвящена решению актуальной научно-практической задачи – усовершенствованию систем воздухоснабжения современного тягового подвижного состава за счет использования компрессоров нового типа. Показано, что достижение высоких технико-экономических показателей перевозочного процесса на железнодорожном транспорте Украины связано с обеспечением требуемых характеристик и надежности систем современного тягового подвижного состава, которые непосредственно определяют безопасность движения поездов. Среди данных систем выделены системы воздухоснабжения тягового подвижного состава, центральное место в которых занимают поршневые компрессоры. Такие компрессоры характеризуются значительными массогабаритными показателями, существенными затратами мощности на привод, а также высокими уровнями вибраций, которые негативно влияют на надежность и долговечность систем воздухоснабжения тягового подвижного состава. Научно обоснована целесообразность усовершенствования систем воздухоснабжения современного тягового подвижного состава за счет использования новых бироторных шиберных компрессоров, которые отличаются от существующих поршневых компрессоров значительно меньшими массогабаритными показателями, затратами мощности на привод и уровнями вибраций. Проведены расчетные исследования, направленные на разработку формализованных описаний зависимости показателей новых компрессоров от их основных конструктивных параметров. Предложено единое математическое описание кинематических и динамических процессов, которые протекают в механических системах компрессоров предложенной конструкции. Сделан вывод, что основой для проведения оценки степени совершенства компрессоров предложенной конструкции, а также формирования массивов данных для выполнения динамического исследования их механических систем, являются индикаторные диаграммы рабочего процесса, которые рассчитываются с помощью доработанной математической модели, которая содержит процедуру уточненных расчетов текущих объемов рабочих камер БШК. С использованием математических описаний, разработанных с использование методов математического планирования экспериментов, определены основные конструктивные параметры, параметры рабочих процессов и технико-экономические показатели новых компрессоров, ориентированных на использование в системах воздухоснабжения современных электровозов, тепловозов и моторвагонного подвижного состава. На основе предложенных патентозащищенных технических решений, результатов выполненных расчетных исследований и разработанной конструкторской документации изготовлен опытный образец нового компрессора для усовершенствованных систем воздухоснабжения подвижного состава метрополитенов. В сравнении с заменяемыми поршневыми компрессорами типа ЭК-4 новый компрессор имеет сниженные на 64% массогабаритные показатели и уменьшенные на 36% затраты мощности на привод. Результаты экспериментальных исследований, которые проводились с использованием спроектированного и изготовленного опытного стенда, полностью подтвердили работоспособность компрессора нового типа и обосновали целесообразность его использования в системах воздухоснабжения подвижного состава метрополитенов. При этом установлено, что работа нового компрессора сопровождается существенно меньшими (по сравнению с поршневыми компрессорами) уровнями вибраций. Показано, что полученные результаты являются основой для разворачивания опытно-конструкторских работ по созданию компрессоров предложенной конструкции для современного тягового и моторвагонного подвижного состава. EN: The dissertation is dedicated to the solution of an acute scientific practical task - the improvement of modern motive power air supply systems at the expense of the use of new type compressors. The appropriateness of the improvement of modern motive power air supply systems at the expense of the use of birotating sliding-vane compressors of offered design has been scientifically grounded. Calculated investigations directed to the development of the formalized descriptions of the dependence of new compressors indices upon their main design parameters have been made. The unified mathematical description of kinematic and dynamic processes, taking place in mechanical systems of new compressors, has been obtained. The main design parameters, work process-related parameters and engineering-and-economical performance of new compressors, oriented to be used in air supply systems of modern locomotives and motor car rolling stock have been determined. A sample of a new compressor for motor car rolling stock air supply systems has been produced on the base of the results of the performed calculated investigations and the developed design documentation. Functionability of the compressor of offered design has been proved in the course of experiments.