ОСОБЕННОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ЗАДАЧАХ НАДЕЖНОСТИ ТОКОСЪЕМА В КОЛЛЕКТОРНО-ЩЕТОЧНЫХ УЗЛАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Рассматривается возможность оценки динамических состояний во взаимодействии элементов тяговых двигателей электровозов и устройств для обеспечения коммутационных процессов. ЦЕЛЬ исследования заключается в разработке метода математического моделирования для оценки особенностей динамических состояний, возникающих в условиях повышенного уровня вибрационных воздействий. МЕТОДЫ. Предлагается математическая модель работы коллекторно-щеточного узла тягового двигателя как составного твердого тела, в котором при действии периодических сил могут быть реализованы условия ненарушения контакта при совместных колебаниях элементов составного твердого тела. Разработана методологическая основа оценки динамических состояний взаимодействия элементов коллекторно-щеточного узла при вибрациях корпуса тягового двигателя, возникающих при взаимодействиях с рельсовым путем. Для построения математических моделей используются методы структурного математического моделирования, в рамках которого механической колебательной системе сопоставляется структурная модель, эквивалентная в динамическом отношении системе автоматического управления. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Показаны возможности оценки влияния внешних вибраций корпуса тягового двигателя на работу коллекторно-щеточного узла с учетом возможностей колебаний якоря тягового электрического двигателя. Описана последовательность действий по приведению задачи комплексного нагружения при одновременном действии нескольких сил к упрощенной постановке задачи оценки условий нагружения контакта элементов при коммутационном процессе. ВЫВОДЫ. Предложен метод построения математической модели контактирования элементов коллекторно-щеточного узла в условиях вибрации корпуса тягового электродвигателя. Представлена математическая модель работы коллекторно-щеточного узла в условиях вибрации корпуса тягового электродвигателя, отображаемого расчетной схемой в виде механической колебательной системы с тремя степенями свободы.

математическое моделирование, коллекторно-щеточный узел, динамика корпуса тягового двигателя, ненарушение щеточного контакта

1. Орленко А.И., Петров М.Н., Терегулов О.А. Комплексная диагностика тягового электродвигателя электровоза: монография. Красноярск: Изд-во КрИЖТ ИрГУПС, 2016. 218 с.

2. Харламов В.В. Методы и средства диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей и других коллекторных машин постоянного тока: монография. Омск: Изд-во ОмГУПС, 2002. 232 с.

3. Авилов В.Д. Оптимизация коммутационного процесса в коллекторных электрических машинах постоянного тока: монография. Омск: Изд-во ОмГУПС, 2013. 356 с.

4. Karnovsky I.A., Lebed E. Theory of Vibration Protection. Springer International Publishing. Switzerland, 2016. 708 p.

5. Rocard Y. General Dynamics of Vibrations. Paris: Masson, 1949. 458 p.

6. Clarence W. de Silva. Vibration. Fundamentals and Practice. Boca Raton, London, New York, Washington, D.C.: CRC Press, 2000. 957 p.

7. Harris С.М., Сrеdе C.E. Shock and Vibration Handbook. New York: McGraw - Hill Book Со, 2002. 1457 p.

8. Rashid M.H. Power Electronics Handbook. New York: Butterworth-Heinemann, 2018. 1510 p.

9. Блехман И.И. Теория вибрационных процессов и устройств. Вибрационная механика и вибрационная техника. СПб.: ИД «Руда и металлы», 2013. 640 с.

10. Пановко Г.Я. Динамика вибрационных технологических процессов. Ижевск: НИЦ «Регуларная и хаотическая динамика», 2006. 176 с.

11. Исмаилов Ш.К. Повышение ресурса изоляции электрических машин подвижного состава. Омск: Изд-во ОмГУПС, 2007. 390 с.

12. Карасев М.Ф., Беляев В.П., Козлов В.Н., Трушков А.М., Авилов В.Д., Елисеев С.В. Оптимальная коммутация машин переменного тока: монография. М.: Транспорт, 1967. 180 c.

13. Елисеев С.В., Марков К.К. Безотрывное перемещение частицы по вибрирующему решету при действии сил сухого и вязкого трения // Исследования по механике деформируемых сред: межвуз. сб. ст. Иркутск: Изд-во ИПИ, 1976. С. 189-195.

14. Елисеев А.В., Сельвинский В.В., Елисеев С.В. Динамика вибрационных взаимодействий элементов технологических систем с учетом неудерживающих связей. Новосибирск: Наука, 2015. 332 с.

15. Орленко А.И., Елисеев А.В. Особенности динамики коллекторно-щеточного узла тягового электродвигателя электровоза с учетом неудерживающих связей // Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов: сб. ст. XVII Междунар. науч.-практ. конф.; в 3 ч. (Чита, 27-30 ноября 2017 г.). Чита: Изд-во ЗабГУ, 2017. Ч. 3. С. 148-154.

16. Eliseev A.V., Artyunin A.I., Eliseev S.V. Generalized gap function in the dynamic interaction problems of elements of vibrational technological machines with “not holding” ties // Vibroengineering Procedia. Vol. 8: proc. of 22nd International Conference on Vibroengineering (Moscow, Russia, October 4-7th 2016) / Publisher JVE International Ltd. Kaunas (Lithuania), 2016. Р. 495-500.

17. Харламов В.В., Попов Д.И., Литвинов А.В. Совершенствование технологии испытаний асинхронных тяговых двигателей локомотивов. Омск: Изд-во Омского гос. ун-та путей сообщ., 2016. 159 c.

18. Харламов В.В., Шкодун П.К., Долгова А.В., Ахунов Д.А. Совершенствование технологии диагностирования технического состояния коллекторно-щеточного узла тяговых электродвигателей электровозов: монография. Омск: Изд-во Омского гос. ун-та путей сообщения, 2015. 198 с.

19. Елисеев А.В., Артюнин А.И., Ситов И.С. Метод определения условий ненарушения контакта при вибрационных нагружениях с учетом неудерживающих связей // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2017. № 1 (53). С. 26-34.

20. Eliseev A.V., Eliseev S.V., Orlenko A.I. Localization of vibration effects: the possibilities of dynamic damping of vibrations // Vibroengineering Procedia. Vol. 13: proc. of 27nd International Conference on Vibroengineering (Katowice, Poland, September 26-28th 2017) / Publisher JVE International Ltd. Kaunas (Lithuania), 2017. Р. 132-135.

21. Елисеев С.В., Резник Ю.Н., Хоменко А.П., Засядко А.А. Динамический синтез в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов. Иркутск: Изд-во ИГУ, 2008. 523 c.

22. Елисеев С.В., Артюнин А.И. Прикладная теория колебаний в задачах динамики линейных механических систем. Новосибирск: Наука, 2016. 459 с.

23. Дружинский И.А. Механические цепи. Л.: Машиностроение, 1977. 240 с.