Повышение надёжности работы гарнитуры стрелочного перевода для железнодорожных путей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, кандидат наук Майоров, Виктор Сергеевич

• Майоров, Виктор Сергеевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Майоров, Виктор Сергеевич

Оглавление

Введение

Глава 1. Анализ конструкций стрелочных переводов. Достоинства и недостатки

1.1. Обзор стрелочных переводов отечественных конструкций

1.2. Обзор стрелочных переводов зарубежных конструкций

1.3. Достоинства и недостатки рассмотренных систем

1.4. Неисправности и отказы стрелочных переводов

Постановка задачи

Выводы к главе 1

Глава 2. Динамический синтез и моделирование механизмов стрелочных

переводов с внешними замыкателями

2.1. Постановка задачи синтеза

2.2. Выбор типа механизма и синтез структуры

2.3. Принцип работы кулачкового механизма замыкателя

2.4. Анализ нагрузок и метрический синтез

2.5. Динамический синтез

2.6. Проверка работоспособности механизма

2.7. Разработка дополнительных устройств

Выводы к главе 2

Глава 3. Исследование замыкателя новой конструкции в динамическом режиме

3.1. Режимы работы стрелочного привода

3.2. Математическое моделирование нагрузок, действующих на механизм стрелочного перевода со стороны проходящего подвижного состава

3.3. Динамическое компьютерное моделирование стрелочного перевода

Выводы к главе 3

Глава 4. Оценка эффективности внедрения новой конструкции

4.1. Оценка надёжности работы замыкателя новой конструкции

4.2. Оценка экономической эффективности внедрения

4.2.1. Определение капитальных вложений

4.2.2. Определение прямых затрат

4.2.3. Определение косвенных затрат

4.2.4. Определение оптовых цен на продукцию, планирование доходов и прибыли

Выводы к главе 4

Общие выводы и заключение

Словарь терминов

Библиографический список

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение надёжности работы гарнитуры стрелочного перевода для железнодорожных путей»

Введение

Огромное значение для экономики Российской Федерации имеет железнодорожный транспорт. Ввиду своей эффективности он обеспечивает не только многие отрасли производства, но и реализует значительную часть услуг по перевозке пассажиров. Железные дороги имеют чрезвычайно важное экономическое, государственное, социальное и оборонное значение. От них требуется своевременное и качественное удовлетворение потребностей населения, грузоотправителей и грузополучателей в перевозках.

Железные дороги являются сложным комплексом, состоящим из различных инженерных сооружений, технических устройств и средств. Основными из них являются подвижной состав (локомотивы, вагоны и т.д.), локомотивные и вагонные хозяйства, железнодорожные пути, устройства сигнализации, связи, электро- и водоснабжения, железнодорожные перегоны, узлы и станции.

В настоящее время скорости движения на железной дороге возрастают (согласно программе ОАО «РЖД» по созданию линий высокоскоростного движения поездов), поэтому для скоростного движения создаются новые вагоны и локомотивы, усовершенствованные устройства телемеханики, связи, автоматизированных систем управления и путевого хозяйства. К работе современного железнодорожного транспорта предъявляются особые условия по обеспечению безопасности и бесперебойности перевозочного процесса при минимальных затратах на эксплуатацию, модернизацию и ремонт технических средств. Это относится в первую очередь к пути как к одной из капиталоёмких отраслей железнодорожного транспорта.

В связи с тем, что создание скоростных железнодорожных линий планируется в основном в европейской части страны, где расстояния между раздельными пунктами невелики, влияние стрелочного хозяйства на возможность реализации повышенных скоростей существенно.

Общая концепция усовершенствованных стрелочных переводов как для обычного, так и для скоростного движения заключается в обеспечении максимальной надёжности и безопасности, при которых затраты на текущее содержание минимальны, а также в снижении временных затрат на монтаж стрелочного перевода. Эти условия можно выполнить, если проектируемый стрелочный перевод по всем параметрам в максимально возможной степени будет согласован с характеристиками существующего пути. Данная концепция включает в себя кинематическую оптимизацию стрелочного перевода с учётом современной геометрии рельсов и профилей колёс, демпфирование колебаний от подвижного состава, а так же минимальную потребность в смазывании и высокую степень подготовленности к установке.

Замыкающее устройство независимо от системы управления должно обеспечивать чёткую горизонтальную и вертикальную фиксацию остряка на соответствующем рамном рельсе. При этом должны обеспечиваться такие же условия движения колеса, как при движении по рельсу, закреплённому обычным способом. Такое замкнутое положение системы «остряк - рамный рельс» должно оставаться неизменным при отказе элементов привода (например, при разрушении).

В связи с этим нагрузки на железнодорожные пути, особенно в местах разрыва рельсовых нитей, характерных для стрелочных переводов, многократно возрастают при повышении скоростей движения подвижного состава. Самым уязвимым местом перевода становится стрелочная гарнитура, соединяющая электропривод непосредственно с остряками и так же воспринимающая эти нагрузки. Гарнитура стрелочного перевода является сложным по геометрической конфигурации механизмом и при этом она должна выдерживать высокие динамические нагрузки, создаваемые подвижным составом при прохождении стрелочного перевода, и, соответственно, иметь достаточную прочность, износостойкость и сопротивляемость ударам.

Научная задача диссертации состоит в создании усовершенствованного стрелочного перевода, содержащего новый механизм замыкания,

удовлетворяющий установленным критериям безопасности, прочности и надёжности, а также теоретическое обоснование существования такого механизма и создание метода его синтеза для обеспечения необходимых кинематических и динамических характеристик.

Цель работы: на основании анализа технических проблем, связанных с механизмом переключения железнодорожного стрелочного перевода, разработать и исследовать усовершенствование перевода, с целью повышения надёжности его работы, включая его всепогодное использование и учитывая возможность попадания инородных предметов в зону примыкания остряков к рамным рельсам.

Для достижения указанной цели в диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

1. Изучение особенностей проектирования, принципа действия и основных причин неплановых ремонтов стрелочных переводов.

2. Разработка новой конструкции гарнитуры электропривода стрелочного перевода повышенной надёжности.

3. Разработка методики расчёта элементов конструкции гарнитур электроприводов стрелочного перевода новой конструкции.

4. Разработка методики испытаний гарнитуры новой конструкции и создание лабораторного испытательного стенда.

5. Оценка надёжности и экономической эффективности гарнитуры электропривода стрелочного перевода предлагаемой конструкции.

Объектами исследования являются гарнитура электропривода стрелочного перевода и модернизируемый вариант сопряжения «отряк - рамный рельс».

Предмет исследования: изучение возможности совершенствования кинематики и динамики работы механизма стрелочного перевода для разработки наиболее рационального варианта системы.

Основные методы научных исследований. При выполнении работы изучены особенности функционирования механизмов стрелочных переводов и их приводов. Произведён анализ существующих механизмов и выполнен синтез

нового механизма. Проведено математическое моделирование, сделаны расчёты и осуществлена обработка результатов экспериментов с помощью ЭВМ и пакетов программ Аскон Компас, MathCad, Dassault SolidWorks Motion, Autodesk Inventor, Microsoft Excel и MATLAB; использованы основы расчётов на прочность, износостойкость, надёжность с применением теории вероятностей и математической статистики, регрессионный анализ, конечно-элементный статический линейный анализ, методы кинематического и динамического синтеза механизмов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложен метод синтеза нового замыкающего механизма для гарнитуры стрелочного перевода, учитывающий специфические требования к его кинематическим и динамическим характеристикам.

2. Выявлены математические зависимости параметров работы нового типа замыкателя и построены соответствующие им графики.

3. Аналитически описаны динамические показатели работы замыкающего механизма стрелочного перевода и динамика взаимодействия механизма с элементами пути и подвижного состава.

4. Выполнено приближённое прогнозирование надёжности исследуемой системы.

Практическая ценность работы:

1. Выполненные расчёты и успешно апробированное физическое моделирование новой конструкции гарнитуры с внешним замыкателем позволяют рекомендовать результаты исследований для эксплуатационной реализации.

2. Разработан стенд для испытаний гарнитуры, позволяющий не только использовать его в учебном процессе железнодорожных вузов и техникумов, но и в научных исследованиях для дальнейшего возможного совершенствования работы внешнего замыкателя в различных скоростных и температурных режимах.

3. Предложенный алгоритм расчёта и методика исследования являются необходимым инструментом для инженеров конструкторских бюро, отделов надёжности и технологов.

4. Внедрение разработанного механизма и модернизация конструкции эксплуатируемых стрелочных переводов являются экономически целесообразными. Срок окупаемости инвестиций составляет не более 5 лет.

5. Практически устранена возможность отказов в следовании железнодорожных составов с переходом их на боковой путь или с бокового пути из-за наличия снега, льда или посторонних предметов (щебня, гравия и т.д.). Проведён расчёт ожидаемой экономической эффективности разработки.

Основные результаты и научные положения, выносимые на защиту:

1. Новый механизм гарнитуры с внешним замыкателем для стрелки и метод его согласования с приводами различной конфигурации.

2. Метод синтеза нового замыкающего механизма для гарнитуры стрелочного перевода, учитывающий специфические требования к его кинематическим и динамическим характеристикам.

3. Математические зависимости параметров работы нового типа замыкателя, необходимые для проектирования конструкции, удовлетворяющей установленным требованиям.

4. Динамические показатели работы замыкающего механизма стрелочного перевода и динамика взаимодействия механизма с элементами пути и подвижного состава.

5. Прогнозирование надёжности исследуемой системы.

Апробация результатов работы: основные результаты работы представлены на международной конференции «Трибология и надежность № 12» (Санкт-Петербург, 2012), восьмой международной научно-практической конференции «Образование и наука XXI века» (София, Болгария, 2012), III международном научно-практическом семинаре студентов, аспирантов и молодых учёных

«Системы автоматизированного проектирования на транспорте» (Санкт-Петербург, 2012), международной научно-методической конференции «Путь XXI века» (Санкт-Петербург, 2013), международной конференции «Трибология и надежность № 13» (Санкт-Петербург, 2013).

Публикации: материалы диссертации опубликованы в 7 научных статьях, из них 2 в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ.

Личный вклад автора: представленные в диссертационной работе результаты получены лично соискателем, либо при его непосредственном участии.

Структура и объем диссертации: диссертационная работа состоит из введения, основной части, содержащей 4 главы, заключения, словаря терминов, списка литературы, приложений. Общий объём диссертации - 125 страниц. Работа содержит 73 иллюстрации и 5 таблиц. Список литературы включает 114 библиографических источников.

Глава 1. Анализ конструкций стрелочных переводов. Достоинства и

недостатки

1.1. Обзор стрелочных переводов отечественных конструкций

На российских железных дорогах среди всех видов стрелочных переводов наиболее распространён обыкновенный прямолинейный стрелочный перевод с маркой крестовины 7ц. Широкое внедрение получили стрелочные переводы с типом рельсов Р65 марки 7ц со сварной крестовиной на железобетонных брусьях для путей 1 и 2 классов и движения пассажирских поездов со скоростями до 140 км/ч по прямому пути (проект 2750.00.000). В данных переводах введено упругое рельсовое скрепление, которое:

- исключает угон рельса под действием нагрузки и температуры;

- сокращает затраты на текущее содержание пути.

Стрелка выполнена с гибкими остряками, повышающими не менее чем на 10% эксплуатационную стойкость и надёжность работы стрелочного перевода по сравнению с ранее выпускаемыми стрелочными переводами, прежде всего в условиях высоких скоростей движения поездов и грузонапряжённости участков.

Подкладки с высокими ребордами удерживают неизменную ширину рельсовой колеи в пределах всего стрелочного перевода; гасят продольные нагрузки; обеспечивают усиленное закрепление рельсовых элементов к основанию.

Увеличен срок службы стрелочного перевода за счёт применения закалки рельсовых деталей токами высокой частоты.

Стрелочные переводы с типом рельсов Р65 марки 7ц с внешним замыкателем на железобетонных брусьях для скоростей движения пассажирских поездов до 200 км/ч (проект 2726.00.000) неплохо зарекомендовали себя на Октябрьской железной дороге и эксплуатируются уже более семи лет. Этот стрелочный перевод с непрерывной поверхностью катания для скоростного движения поездов был разработан параллельно со стрелочным переводом проекта

2750.00.000 (рис. 1.1). Перевод имеет удлинённую стрелку и крестовину с гибкоповоротным сердечником.

Рисунок 1.1. Гарнитура стрелочного электропривода в проекте 2750.00.000: 1 - межостряковая тяга; 2 - остряк; 3 - кронштейн; 4 - тяга контрольная короткая; 5 - тяга контрольная длинная; б - рабочие тяги; 7 - электропривод; 8 - рычажная

система синхронизации стрелки

По основным геометрическим размерам перевод этого проекта унифицирован с описанным ранее переводом.

Применение крестовины с гибкоповоротным сердечником позволило увеличить конструкционную скорость движения по основному пути перевода до 200 км/ч.

В первоначальной конструкции гарнитуры электропривода к стрелочному переводу проекта 2726.00.000 применялся горизонтальный внешний замыкатель ВЗ-2. В электроприводах, применяемых в стрелочных переводах, есть возможность внутреннего замыкания, но в целях повышения безопасности движения поездов применяют механические внешние замыкатели и фиксаторы.

ВЗ-2 имеет горизонтальное расположение (рис. 1.2). Но такая конструкция занимает много места в шпальном ящике, поэтому был разработан вертикальный внешний замыкатель с вертикальным расположением кляммер (кляммера - рычаг, соединённый через кронштейн с остряком, при помощи ведущей планки замыкателя фиксирующий его положение). Замыкатели такого типа получили широкое распространение и в настоящее время в стрелочном переводе по проекту 2726.00.000 все замыкатели ВЗ-2 заменяют на ВЗ-7 (рис. 1.3).

7

¿> 3 1

8

Недостатком конструкции была форма кляммеры. Кляммеры при работе испытывают большие нагрузки. Поэтому от слишком изогнутых первоначальных вариантов пришлось отказаться, так как они обладали неудовлетворительной динамикой работы и могли деформироваться.

в 5^3

Рисунок 1.2. Горизонтальный внешний замыкатель: 1 - рабочая тяга; 2,6 - кляммеры; 3 - кронштейн; 4 - средняя планка замыкателя;

5 - боковые планки замыкателя

Рисунок 1.3. Вертикальный внешний замыкатель: 1 - закладки; 2,6 - ведущие планки замыкателя; 3 - основание замыкателя; 4 -болты крепления внешнего замыкателя; 5 - кляммера; 7 - средняя планка; 8 - кронштейн; 9 - упор; 10- межостряковая тяга; 11-регулировочные и изоляционные закладки

В настоящее время решается задача разработки модельного ряда стрелочных переводов для скорости движения по основному пути 250 км/ч. Ряд будет включать стрелочные переводы и съезды с непрерывной поверхностью катания для скорости движения 250 км/ч по основному пути.

Первыми из разработанных конструкций являются стрелочные переводы марки V1J — проект 2956.00.000. Перевод имеет подуклонку рабочих поверхностей рельсовых элементов, соответствующую подуклонке рельсов на перегонных путях. В результате плавность хода подвижного состава по переводу улучшается.

Для обеспечения необходимого уровня безопасности движения стрелочный перевод оснащён внешними замыкателями на стрелке и крестовине. Рабочие и контрольные тяги на стрелке, а также внешние замыкатели размещаются в специальных полых металлических брусьях.

1.2. Обзор стрелочных переводов зарубежных конструкций

В ходе работы над диссертацией был изучен ряд конструкций стрелочных переводов зарубежных производителей, в частности Siemens (Германия), RailCorp (Англия), General Electric (США), AZD (Чехия) и Elektroline (Чехия).

Среди зарубежных конструкций стрелочных переводов также наиболее распространены переводы с гарнитурами классической конструкции (с вынесенным приводом) и компактными гарнитурами, выполненные в металлическом брусе.

Стрелочные переводы, оснащённые механическими замыкателями, наиболее распространены в сети железных дорог Великобритании. Замыкателями оснащены все стрелочные переводы на пути следования пассажирских поездов, в отличие от России, где замыкатели устанавливаются только на скоростных и высокоскоростных железных дорогах.

Рисунок 1.4. Стрелочный перевод RailCorp TMG El340

к ш ЯШ Claw Bracke: Ч Claw Lock /

Coupling Bar Jb ■ ^Cla,

1—г -lL -1-1— 1 P^-1

Right hand switch closed and locked

L J II u

Ï ■ L ■ Jr ш m I ■ шЦ ( { *

I , ■ TL -Г ~ в

С 1 f V

Points in transit

Left hand switch closed and locked

Рисунок 1.5. Схемы механизма замыкателя стрелочного перевода RailCorp

В стрелочном переводе RailCorp TMG El 340 (рис. 1.4, 1.5) замыкатель выполнен с горизонтальными кляммерами, аналогичными используемым в российском стрелочном переводе по проекту 2726.00.000.

На европейских железных дорогах широкое распространение получили стрелочные переводы марок Siemens, AZD и Elektroline.

Siemens производит приводы как с гарнитурами классической конструкции (S 700 VA), так и с гарнитурой в полом брусе (S 700 V). Обе модели оснащаются внешними замыкателями и используют привод, аналогичный отечественному ВСП-220.

Компания Elektroline производит стрелочные переводы с гидравлическим приводом с гарнитурой в брусе. Замыкатели, контрольные и рабочие тяги расположены внутри герметичного корпуса. Такие стрелочные переводы также используются в системах городского транспорта.

Рисунок 1.6. Стрелочный перевод AZD STC-2

Рисунок 1.7 Стрелочный перевод General Electric

AZD и General Electric производят стрелочные переводы с компактными гарнитурами в брусе (в частности, модели STC-2 (рис. 1.6) и Туре ЕР 600 (рис. 1.7)).

1.3. Достоинства и недостатки рассмотренных систем

Гарнитуры зарубежных стрелочных переводов во многом идентичны отечественным по конструкции и принципу действия, поэтому обладают схожими достоинствами и недостатками.

К основным недостаткам относятся:

1) значительное снижение надёжности при работе в резко меняющихся погодных условиях (особенно при обильном снегопаде и наледях);

2) общая недостаточная устойчивость к атмосферным осадкам;

3) возможность заклинивания механизмов при попадании посторонних предметов;

4) сложность установки и регулирования ввиду неудобного расположения замыкателей;

5) применение специального электриеского обогрева зоны стрелки слишком дорого и малоэффективно.

Некоторые из указанных недостатков устраняются путём применения гранитуры в полом брусе. Данная мера целесообразна на вновь строящихся переводах, однако применение такого вида гарнитур крайне затруднительно на модернизируемых стрелочных переводах.

1.4. Неисправности и отказы стрелочных переводов

Во время работы над диссертацией был произведён подробный анализ отчёта Октябрьской железной дороги по отказам стрелочных переводов за период с января 2008 г. по март 2010 г.

Всего за указанный период произошло 1406 случаев отказа, в том числе 1189 по причине отказа механики (84%). Распределение причин отказов механизмов стрелочных переводов представлено на рис. 1.8.

■ отказы, вызванные воздействием льда и снега

■ отказы, вызванные примерзанием деталей □ отказы, вызванные нарушением смазки

■ отказы, вызванные попаданием песка

■ отказы, вызванные попаданием камней

■ отказы, вызванные попаданием посторонних предметов и умышленным повреждением оборудования

Рисунок 1.8. Распределение отказов механизмов стрелочных переводов

Из круговой диаграммы, показанной на рис. 1.8 видно, что основной причиной, приводящей к отказам стрелочных переводов, является попадание инородных предметов в механизмы из-за плохой защищённости стрелочного перевода от внешних воздействий.

Проблемы защиты типовых конструкций стрелочных переводов, применяемых на российских железных дорогах, от климатических воздействий в холодное время года, как указывалось выше, решаются применением устройств электрообогрева. Однако данные переводы защитить от попадания инородных предметов в механизмы гарнитуры невозможно ввиду сложности конструкции и расположения замыкателей под рельсами, где проблематично установить какую-либо защиту из-за ограниченного пространства и неудобства обслуживания. Данная проблема может быть решена комплексно только путём совершенствования гарнитуры электропривода стрелочного перевода, изменения положения и конструкции внешнего замыкателя, а также, возможно, частичной модернизации остряка и шейки рамного рельса.

Постановка задачи

При анализе работы стрелочных переводов были изучены конструктивные особенности стрелочных переводов и их гарнитур разных производителей, особенности проектирования стрелочных переводов, выявлены основные причины неплановых ремонтов и рассмотрены возможные пути решения существующих проблем. Проведённый анализ показал, что в настоящее время актуальной является задача разработки новой конструкции гарнитур стрелочных переводов, обладающих более высокой надёжностью по сравнению с типовыми гарнитурами, с частичной модернизацией геометрической формы остряка и шейки рамного рельса.

Предлагаемая конструкция гарнитуры является новой, поэтому необходимо её всестороннее исследование, включающее в себя определение рациональной конструкции и создание её математической модели, выполнение прочностных, статических и динамических расчётов, определение эксплуатационных характеристик гарнитур новой конструкции, а также экспериментальную проверку данных полученных в ходе исследования с оценкой надёжности и экономической целесообразностью внедрения.

Выводы к главе 1

1) Выполнен всесторонний обзор вариантов стрелочных переводов как отечественно, так и зарубежного производства.

2) Установлено распределение отказов стрелочных переводов с указанием основных причин их появления.

3) Выявлены малонадёжные элементы стрелочных переводов, в частности, замыкатель.

4) Установлено, что наличие инородных предметов в зоне примыкания остряка к рамному рельсу приводит к несрабатыванию переводного механизма, что приводит к срыву графика движения поездов, возможному возникновению аварийных ситуаций. Данная проблема требует комплексного решения.

Глава 2. Динамический синтез и моделирование механизмов стрелочных

переводов с внешними замыкателями

Результаты исследования, описанного в данной главе, были опубликованы в

[47].

2.1. Постановка задачи синтеза

В ходе исследования существующих конструкций гарнитур электропривода для стрелочного перевода с системой механического запирания остряков, описанного в главе 1, было установлено, что основная доля отказов стрелочных переводов обусловлена конструкцией внешних замыкателей гарнитур. Следовательно, создание новой конструкции гарнитуры необходимо начать с синтеза механизма внешнего замыкателя.

Проведённый в ходе работы над диссертацией обзор научно-технической литературы и патентный поиск позволили установить, что ранее неоднократно предпринимались попытки улучшения работы гарнитур стрелочных электроприводов. Этот процесс, в конечном итоге, привёл к появлению описанных выше современных широко эксплуатируемых горизонтальных, а затем вертикальных кляммерных внешних замыкателей. Однако, кроме указанных моделей, в отечественной и зарубежной литературе описан ряд альтернативных конструкций, не нашедших массового применения в силу тех или иных обстоятельств. Постараемся учесть опыт этих разработок при решении нашей задачи.

Поставим задачу синтеза для нового механизма замыкателя гарнитуры электропривода стрелочного перевода.

Условно решение задачи синтеза можно разделит на три этапа: синтез структурной схемы, метрический синтез и динамический синтез. Первый этап относительно прост и сводится к выбору структурной схемы механизма, удовлетворяющего общим требованиям к нему. На этапе метрического синтеза

определяются размеры звеньев механизма, при которых удовлетворяются поставленные требования. Метрический синтез опирается на приёмы кинематического анализа, поэтому, как правило, сводится к многократному повторению анализа. Динамический синтез является наиболее общей задачей синтеза, в которой учитываются как кинематические, так и динамические требования к механизму.

Габарит С 125тт

Рисунок 2.1. Некоторые исходные данные для синтеза механизма

Поставим задачу синтеза механизма внешнего замыкателя для новой конструкции гарнитуры стрелочного элетропривода. Примем следующие исходные данные для решения данной задачи:

1. Ширина рельсовой колеи на стрелочных переводах должна быть не более 1546 мм и не менее 1512 мм.

2. Ход шибера привода 220 мм.

3. Ход остряка 154 мм.

4. При прохождении по стрелке подвижного состава с установленной скоростью механизм замыкателя должен обеспечивать надёжное удержание прижатого к рамному рельсу остряка на расстоянии не более 4 мм, а отжатого - на расстоянии не менее 125 мм от другого рамного рельса.

5. Усилие привода от 2500 до 6000 кН.

6. Время перевода стрелки не более 6 с.

7. Контур механизма не должен пересекать габарит С ни в одном сечении. Дополнительно следует предусмотреть возможность совместимости нового

механизма с эксплуатируемым оборудованием.

2.2. Выбор типа механизма и синтез структуры

Синтез структуры механизма является одним из наиболее ответственных этапов проектирования. Синтез представляет собой процедуру анализа решений многовариантной задачи и выбора подходящего варианта. Задача синтеза в данном случае может иметь бесконечно большое количество решений, поэтому средства автоматизированного проектирования целесообразно применять на этапе анализа некоторой выборки возможных решений, полученных методом случайного поиска.

Новая конструкция механизма должна обеспечивать его компактность, простоту и высокую надёжность, а также удобство обслуживания и экономичность в эксплуатации.

При этом механизм должен обладать свойствами реверсивности и самоторможения. Для повышения надёжности в некоторых конструкциях необходимо использование дополнительных тормозных устройств, например, упоров. Указанными свойствами, в частности, обладают клиновые, винтовые, червячные и кулачковые механизмы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Майоров, Виктор Сергеевич, 2014 год

Библиографический список

1. Автоматизированная система управления путевым хозяйством железнодорожного транспорта (АСУ-П): Концепция. - М.: МПС России, 2001. -47 с.

2. Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / A.A. Устинский, Б.М. Степенский, H.A. Цыбуля [и др.]. -М.: Транспорт, 1985. - 439 с.

3. Альбом чертежей верхнего строения железнодорожного пути / МПС РФ (ПТКБ ЦП). - М.: Транспорт, 1999. - 160 с.

4. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. - М.: Машиностроение, 2001. - Т. 1. -920 с.

5. Артоболевский, И.И. Теория механизмов : учеб. для втузов. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1965. - 776 с.

6. Артоболевский, И.И. Теория механизмов и машин: учеб. для втузов. - 4-е изд. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. - 640 с.

7. Безопасность и надежность электромеханических устройств железнодорожной автоматики: Монография / A.B. Горелик, Е.Ю. Минаков - М.: РГОТУПС, 2008.-203 с.

8. Большая энциклопедия транспорта. В 8 т. / под ред. Н.С. Конарева. - М. : Большая российская энциклопедия, 2003. - Т. 4. Железнодорожный транспорт. -1039 с.

9. Вагонное хозяйство : учеб. для вузов ж.-д. транспорта / под ред. П.А. Устича. - М.: Маршрут, 2003. - 560 с.

10. Вериго, М.Ф. Взаимодействие пути и подвижного состава / М.Ф. Вериго, А.Я. Коган. - М.: Транспорт, 1986. - 558 с.

11. Вероятностные разделы математики / под ред. Ю.Д. Максимова. - СПб.: изд-во «Иван Фёдоров», 2001. - 588 с.

12. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. Учебник для втузов — 6-е изд., перераб. и дополн. / А.И. Якушев [и др.]. — М.: Машиностроение, 1987. — 352 с.

13. Войнов, К.Н. К оценке надёжности работы стрелочных переводов // Трибология и надежность № 13: Сборник научных трудов XIII Международной конференции. / К.Н. Войнов, B.C. Майоров. - СПб. - С. 49-57

14. Волошко, Ю.Д. Как работают стрелочные переводы под поездами. - М.: Транспорт, 1987. - 120 с.

15. Восстановительные работы на железных дорогах / под ред. В.М.Шитова, H.A. Шелудько. - М.: Транспорт, 1993. - 167 с.

16. Временное руководство по определению возвышения наружного рельса и допускаемых скоростей движения в кривых № ЦПТ-44/17 от 22 августа 2009. -М„ 2009.

17. Ганулич, И.К. Детали машин / И.К. Ганулич, O.A. Ряховский. - М.: Издательство МГТУ им. Баумана, 2002. - 544 с.

18. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия, термины и определения. - Введ. 1990-07-01. - М.: Изд-во стандартов, 1990. - 38 с.

19. ГОСТ 27.301-95. Надежность в технике. Расчет надежности. - Введ. 199701-01. - Минск: ИПК Изд-во стандартов, 1996. - 16 с.

20. ГОСТ 27.410-87. Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность. - Введ. 1989-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1988. - 110 с.

21. Гридюшко, В.И. Вагонное хозяйство : учеб. пособие для вузов / В.И. Гридюшко, В.П. Бугаев, Н.З. Криворучко. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1988.-295 с.

22. Грицык, В.И. Термины и понятия (словарь): Транспорт. Строительство. Экономика. Менежмент. Маркетинг. Системотехника. Информатика / В.И. Грицык, В.В. Косьмин. - М.: УМК МПС России, 2000. - 242 с.

23. Дмитриев, B.C. Основы железнодорожной автоматики и телемеханики. - М.: Транспорт, - 1982. - 269 с.

24. Дунаев, П.Ф. Детали машин / П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. — М.: Машиностроение, 2004. — 560 с.

25. Евграфов, А.Н. Теория механизмов и машин: учеб. пособие - 2-е изд., испр. и доп. / А.Н. Евграфов, М.З. Коловский, Г.Н. Петров. - СПб.: Изд-во Политехи, университета, 2009. - 248 с.

26. Железнодорожные станции и узлы : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / В.Г. Шубко, Н.В. Правдин, Е.В. Архангельский [и др.]; под ред. В.Г. Шубко и Н.В. Правдина. - М.: УМК МПС России, 2002. - 368 с.

27. Железнодорожные станции и узлы : учеб. пособие / Ю.И. Ефименко, С.И. Логинов, В.Е. Павлов [и др.]. - СПб.: ПГУПС, 1996. - 202 с.

28. Железнодорожный путь / под ред. Т.Г. Яковлевой. - М.: Транспорт, 1999. -405 с.

29. Железнодорожный путь / Т.Г. Яковлева, H.H. Карпущенко, С.И. Клинов [и др.]; под ред. Т.Г. Яковлевой. - М.: Транспорт, 2001. - 405 с.

30. Железные дороги: общий курс : учеб. для вузов / М.М. Уздин, Ю.И. Ефименко, В.И. Ковалев [и др.]; под ред. М.М. Уздина. - 5-е изд. - СПб.: Информ. центр «Выбор», 2002. - 368 с.

31. Зиновьев, В.А. Курс теории механизмов и машин. - 2-е изд. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1972. - 384 с.

32. Инструкция по движению поездов и маневровой работе на железных дорогах РФ. - М.: Транспорт, 2000. - 317 с.

33. Инструкция по сигнализации на железных дорогах РФ. Утв. 26 мая 2000 г. ЦРБ-757. - М.: Транспорт, 2000. - 128 с.

34. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути: ЦП-774 : утв. МПС Рос. Федерации 1.07.00. - М.: Транспорт, 2000. - 200 с.

35. Казаков, A.A. Станционные устройства автоматики и телемеханики: учебник / A.A. Казаков, В.Д. Бубнов, Е.А. Казаков. - М.: Транспорт, 1990. - 431 с.

36. Киселев, С.И. Решение численных задач автоматики на ПЭВМ / С.И. Киселев [и др.]. — СПб.: Изд-во СП6ГТУ, 1993. — 118 с.

37. Кожевников, С.Н. Теория механизмов и машин : учеб. пособие для студентов вузов. - 3-е изд. - М.: Машиностроение, 1977. - 584 с.

38. Конструкция железнодорожного пути и вопросы технического обслуживания высокоскоростных магистралей: сб. научных трудов международного научно-практического семинара / под ред. проф. Л.С. Блажко СПб.: ПГУПС, 2010. - 160 с.

39. Красковский, Е.Я. Расчёт и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем / Е.Я. Красковский, Ю.А. Дружинин, Е.М. Филатова. — М.: Высшая школа, 1991. — 480 с.

40. Купрашевич, М.В. Ширина колеи железных дорог мира / М.В. Купрашевич,

A.К. Давыдов // Путь и путевое хозяйство. - 2006. - № 8 - С. 38-41.

41. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика. — Издание 4-е, стереотипное / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. — М.: Наука, 1988. — Т. VI. Гидродинамика. — 736 с.

42. Левитская, О.Н. Курс теории механизмов и машин : учеб. пособие для мех. спец. вузов / О.Н. Левитская, Н.И. Левитский. - 2-е изд. - М.: Высш. шк., 1985. -279 с.

43. Локомотивное хозяйство : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / С.Я. Айзинбуд [и др.] ; под ред. С.Я. Айзинбуда. - М.: Транспорт, 1986. - 263 с.

44. Лукин, В.В. Вагоны. Общий курс : учеб. для вузов ж.-д. трансп. / В.В. Лукин, П.С. Анисимов, Ю.П. Федосеев; под общ. ред. В.В. Лукина. - М.: Маршрут, 2004. -424 с.

45. Лысюк, B.C. Причины и механизм схода колеса с рельса. Проблема износа колес и рельсов / B.C. Лысюк. -М.: Транспорт, 1997. - 188 с.

46. Лысюк, B.C. Прочный и надежный железнодорожный путь / B.C. Лысюк,

B.Н. Сазонов, Л.В. Башкатова. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 589 с.

47. Майоров, B.C. Динамический синтез и моделирование механизмов гарнитур стрелочных электроприводов с внешними замыкателями // Известия Петербургского университета путей сообщения. — 2013. — № 1(34). — С. 122-127.

48. Майоров, B.C. Моделирование динамических нагрузок подвижного состава на стрелочные переводы // Техника железных дорог. / B.C. Майоров, B.C. Майоров. - 2013. -№ 2(22). - С. 37-41.

49. Майоров, B.C. Модернизация механизмов стрелочных переводов // Материалы 8-ой международной научно-практической конференции «Образование и наука XXI века». - София: «Бял ГРАД-БГ», 2012. - Т. 46. Технологии. - С. 104-106.

50. Майоров, B.C. Проблемы, связанные со стрелочными переводами, и возможные пути их решения // Трибология и надежность № 12: Сборник научных трудов XII Международной конференции. - СПб.: ПГУПС, 2012. - С. 133-137.

51. Майоров, B.C. Проектирование механизмов стрелочных переводов // Системы автоматизированного проектирования на транспорте: тезисы III Международного научно-практического семинара студентов, аспирантов и молодых учёных, 17-19 апреля 2012 г. - СПб.: ПГУПС, 2012. - С. 45-47.

52. Майоров, B.C. Совершенствование конструкции внешнего замыкателя // Трибология и надежность № 12: Сборник научных трудов XII Международной конференции. - СПб.: ПГУПС, 2012. - С. 129-133.

53. Машиностроение: энциклопедический справочник / под ред. Е.А. Чудакова. -М: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1948. - 907 стр.

54. Методика оценки воздействия подвижного состава на путь по условиям обеспечения его надежности / ЦПТ-52/14 МПС РФ. - М.: Транспорт, 2000. - 40 с.

55. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиций на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт, 1997. - 52 с.

56. Механика машин : учеб. пособие для втузов / И.И. Вульфсон [и др.]; под ред. Г.А. Смирнова. - М.: Высш. шк., 1996. - 511 с.

57. Митчелл, Э. Метод конечных элементов для уравнений с частными производными / Э. Митчелл, Р. Уэйт; под ред. H.H. Яненко. - М.: Мир, 1981. -214 с.

58. Мышкин, H.K. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии / Н.К. Мышкин, М.И. Петроковец. - М.: Физматлит, 2007.-367 с.

59. Никифоров, А.Д. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: учеб. пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 2000. - 51 с.

60. Общий курс железных дорог : учеб. для техникумов и колледжей / В.Н. Соколов, В.Ф. Жуковский, C.B. Котенкова [и др.] ; под ред. В.Н. Соколова. - М.: УМК МПС России, 2002. - 296 с.

61. Общий курс железных дорог : учеб. пособие для студ. учреждений сред, проф. образования / Ю.И. Ефименко, М.М. Уздин, В.И. Ковалев [и др.] ; под ред. Ю.И. Ефименко. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - 256 с.

62. Организация, нормирование и оплата труда на железнодорожном транспорте / под ред. Ю.Д. Петрова, М.В. Белкина. - М.: Транспорт, 2008. -264 с.

63. Очков, В.Ф. Mathcad 7 Pro для студентов и инженеров. - М.: Компьютер Пресс, 1998.-384 с.

64. Певзнер, В.О. По поводу унификации ширины колеи / В.О. Певзнер // Путь и путевое хозяйство. - 2006. - № 7 - С. 17-19.

65. Пенкин, Н.С. Основы трибологии и триботехники: учеб. пособие для вузов / Н.С. Пенкин, А.Н. Пенкин, В.М. Сербии. - М. : Машиностроение, 2008. - 207 с.

66. Положение о системе ведения путевого хозяйства / ОАО «Российские железные дороги». - М., 2009.

67. Положение о системе ведения путевого хозяйства ОАО «РЖД» : утв. распоряжением ОАО «РЖД» : [от 30 окт. 2009 г. № 2211р]. - М.: Транспорт, 2009.

68. Попов, H.H. Расчет и проектирование кулачковых механизмов. - М.: Машиностроение, 1980. — 214 с.

69. Потёмкин, А.Е. Трёхмерное твердотельное моделирование в системе КОМПАС-30. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. - 320 с.

70. Правила и технические нормы проектирования станций и узлов на железных дорогах колеи 1520 мм. МПС РФ. - М.: Техинформ, 2001. - 255 с.

71. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации : ЦРБ-756 : утв. МПС Рос. Федерации 26.05.00 : введ. в действие с 27.05.02. - М.: ТЕХИНФОРМ, 2002. - 190 с.

72. Приказ МПС № 41 от 12.11.01. Нормы допускаемых скоростей движения подвижного состава по железнодорожным путям колеи 1520 (1524) мм Федерального железнодорожного транспорта. -М., 2001.

73. Проников, A.C. Основы надежности и долговечности машин. - М.: изд-во комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР, 1969.- 160 с.

74. Путевое хозяйство / под ред. И.Б. Лехно. - М.: Транспорт, 1990. - 472 с.

75. Расчёты и проектирование железнодорожного пути : учеб. пособие для студентов вузов ж.-д. трансп. / В.В. Виноградов [и др.] ; под ред. В.В. Виноградова и A.M. Никонова. -М.: Маршрут, 2003. - 486 с.

76. Румшинский, Л.З. Вычислительный лабораторный практикум по курсу высшей математики для ВТУЗов. - М.: изд-во Физматлит, 1961. - 140 с.

77. Сапожников, В.В. Электрическая централизация стрелок и светофоров: учебное иллюстрированное пособие для вузов ж.-д. транспорта / В.В. Сапожников, В.А. Кононов. - М.: Маршрут, 2002. - 168 с.

78. Севостьянова, Л.Л. Расчёт верхнего строения пути на прочность и устойчивость: метод, пособие. / Л.Л. Севостьянова, К.В. Змеев. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2003.-66 с.

79. Семенов, В.Т. Состояние и перспективы развития путевого хозяйства / В.Т. Семенов, Н.И. Карпущенко. - Новосибирск: Изд-во СГУПС (НИИЖТ), 2000. - 246 с.

80. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики / Ю.А. Кравцов [и др.]. - М.: Транспорт, 1996. - 400 с.

81. Сливец, Д.П. Особенности вагонов, которые надо знать / Д.П. Сливец // Путь и путевое хозяйство. - 1995. -№ 7.

82. СНиП 32-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм / Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 1996. - 21 с.

83. Сороко, В.И. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: справ.: в 2 кн. - Изд. 3-е. / В.И. Сороко, В.А. Милюков. - М.: НПФ "ПЛАНЕТА", 2000.-Кн. 1.-960 с.

84. Сороко, В.И. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики: справ.: в 2 кн. - Изд. 3-е. / В.И. Сороко, Е.Н. Розенберг. - М.: НПФ "ПЛАНЕТА", 2000.- Кн. 2.- 1008 с.

85. СП 32-104-98. Проектирование земляного полотна железных дорог колеи 1520 мм / Госстрой России. - М., 1999. - 91 с.

86. Справочник по земляному полотну эксплуатируемых железных дорог / М.В. Аверочкина [и др.] ; под ред. А.Ф. Подпалого, М.А. Чернышева, В.П. Титова. -М.: Транспорт, 1978. - 766 с.

87. Справочник по электроподвижному составу, тепловозам и дизель-поездам / под общ. ред. А.И. Тищенко - М.: Транспорт, 1976. - Т.2. - 376 с.

88. Станционные системы автоматики и телемеханики: учебник для вузов ж.-д. трансп. / В.В. Сапожников [и др.]; под ред. В.В. Сапожникова- М.: Транспорт, 1997.-432 с.

89. Строительно-технические нормы МПС РФ. Железные дороги колеи 1520 мм СТН Ц-01-95. - М.: МПС, 1995. - 87 с.

90. Теория механизмов : учеб. пособие для втузов / В.А. Гавриленко [и др.]; под ред. В.А. Гавриленко. - М.: Высш. шк., 1973. - 511 с.

91. Теория механизмов и механика машин : учеб. для втузов / К.В. Фролов [и др.]; под ред. К.В. Фролова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1998. -496 с.

92. Теория механизмов и механика машин: учебник для вузов / К.В. Фролов [и др.] ; под ред. Г.А. Тимофеева. - 6-е изд., испр. и доп. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. - 686 с.

93. Технические указания по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути / МПС РФ - М.: Транспорт, 2001. - 96 с.

94. Технические условия на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути, ЦПТ-53/ОАО «РЖД». - М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. - 182 с.

95. Технология конструкционных материалов: учебник для вузов / под ред. A.M. Дальского. - М.: Машиностроение 1997. - 664 с.

96. Тимофеев, Г.А. Теория механизмов и машин. Курс лекций : учеб. пособие для вузов - М.: Высшее образование, 2009. - 351 с.

97. Трибология: международная энциклопедия / под ред. К.Н. Войнова. - СПб.: АНИМА, 2010. — Т. 1. Историческая справка, термины и определения. - 176 с.

98. Федотов, А.Е. Техническое обслуживание централизованных стрелок / А.Е. Федотов, O.K. Качмарская. -М.: Транспорт, 1987. - 95 с.

99. Феодосьев, В.И. Сопротивление материалов: Учеб. для вузов. - 10-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. - Т. 2. Сопротивление материалов. - 592 с.

100. Форстер, Э. Методы корреляционного и регрессионного анализа / Э. Форстер, Б. Ренц. -М.: Финансы и статистика, 1983. - 281 с.

101. Фришман, М.А. Земляное полотно железных дорог / М.А. Фришман, И.Н. Хохлов, В.П. Титов. -М.: Транспорт, 1972. - 288 с.

102. Харитонов, В.В. Гидромашины и гидропривод на железнодорожном транспорте: Учеб. пособие / В.В. Харитонов, В.А. Абрамович, В.М. Овчинников. - Гомель: БелИИЖТ, 1985. - 87 с.

103. Царев, P.M. Экономика промышленных предприятий транспорта / P.M. Царев, А.Д. Шишков. - М.: Транспорт, 1997. - 254 с.

104. Чен, К. Matlab в математических исследованиях / К. Чен, П. Джиблин, А. Ирвинг. —М.: Мир, 2001. —346 с.

105. Чипига, Н.П. Планирование капитального ремонта на железнодорожном транспорте в условиях бюджетирования : учеб. пособие / Н.П. Чипига, В.О. Корунова, C.B. Смолева. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2006. - 101 с.

106. Шахунянц, Г.М. Железнодорожный путь: учебник. - 3-е изд., доп. - М.: Транспорт, 1987.-480 с.

107. Экономика железнодорожного транспорта / Под ред. В.А. Дмитриева. - М.: Транспорт, 1996. -328 с.

108. Эксплуатационные основы автоматики и телемеханики: учебник для вузов ж.-д. транспорта / В.В. Сапожников [и др.]; под ред. В.В. Сапожникова. - М.: Маршрут, 2006. - 247 с.

109. Юдин, В.А. Теория механизмов и машин : учеб. пособие для втузов / В.А. Юдин, JI.B. Петрокас. - 2-е изд. - М.: Высш. шк., 1977. - 527 с.

110. Advances in special trackwork design and material / D. Davis, X. Shu, H. Wu // Railway Track & Structures, April 2010. - pp. 19-23.

111. Cerny, L. FRA frog waiver // Railway Track & Structures, January 2011. - pp. 3132.

112. Smith, K. Unleashing high-speed's potential // International Railway Journal, December 2010. - pp. 24-26.

113. Szablewski, D. New rail steels for the 21st century // Railway Track & Structures, March 2010.-pp. 17-18.

114. Wu, H. Development of improved switch point rail profiles for heavy-haul operations // Railway Track & Structures, July 2010. - pp. 18-22.