ОПТИМІЗАЦІЯ ПЕРЕДАТОЧНОЇ ФУНКЦІЇ МЕХАНІЧНОЇ ПЕРЕДАЧІ З МЕТОЮ ПІДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТІ РОБОТИ МАШИННОГО АГРЕГАТУ

The reason for the periodic oscillations of the speed of links and kinematic pairs at steady state operation of the mechanism is the periodic nature of the change in the acting forces and the transfer function of the drive mechanism of the machine unit. Reducing the amplitude of the speed fluctuations of the link is usually achieved by increasing the reduced moment of inertia, which causes an increase in the inertia of the mechanism, installing an additional mass on the shaft of the link, which is called a flywheel. An increase in the reduced moment of inertia of the mechanism impairs its dynamic characteristics, leads to an increase in the acceleration time and a decrease in the productivity of the machine unit, which is not rational for a wide class of modern machines, especially high-speed and transport vehicles.If the nature of changes in external forces acting on the links of the mechanism is almost impossible to change, then when designing a machine unit, it is possible to ensure the optimal character of changes in its reduced moment of inertia, which causes a significant reduction in the change in speed of the selected link.The basis for calculating the optimal transfer function of the machine unit mechanism is the differential equation of motion of the link unit, for which the shaft of the executive body of the mechanism is adopted, which is connected to the transfer mechanism.The developed algorithm for determining the optimal value of the transfer function of a mechanical gear based on an extended mathematical model of a machine unit. The mathematical model of a machine unit uses the principles of mass and force reduction, which ensures a specific change in the transfer function and this one causes zero degree of irregularity of reduction link’s rotation of on the corresponding high-speed mode, which makes it possible to eliminate the use of flywheel masses.Причиной периодических колебаний скорости звеньев и кинематических пар при установившемся режиме работы механизма является периодический характер изменения действующих сил и передаточной функции механизма привода машинного агрегата. Уменьшая амплитуду колебаний скорости звена приведения, обычно добиваются увеличения приведенного момента инерции, что обусловливает увеличение инерционности механизма, устанавливая на валу звена приведения дополнительную массу, которую называют маховиком. Увеличение приведенного момента инерции механизма ухудшает его динамические характеристики, приводит к увеличению времени разгона и снижению производительности машинного агрегата, что нерационально для широкого класса современных машин, особенно быстроходных и транспортных.Если характер изменения внешних сил, действующих на звенья механизма, изменить практически невозможно, то при проектировании машинного агрегата можно обеспечить оптимальный характер изменения его приведенного момента инерции, обуславливающего существенное уменьшение изменения скорости выбранного звена приведения.Основой расчета оптимальной передаточной функции механизма машинного агрегата служит дифференциальное уравнение движения звена приведения, в качестве которого принят вал исполнительного органа механизма, соединенный с передаточным механизмом.Разработанный алгоритм определения оптимальной величины передаточной функции механизма на основе расширенной математической модели машинного агрегата с использованием принципов приведения масс и сил обеспечивает установление такого характера изменения передаточной функции, который обусловливает нулевую степень неравномерности вращения звена приведения на соответствующем быстроходном режиме, что дает возможность исключить использование маховых масс.Причиною періодичних коливань швидкості ланок та кінематичних пар при сталому режимі роботи механізму є періодичний характер зміни діючих сил і передаточної функції механізму привода машинного агрегату. Зменшуючи амплітуду коливань швидкості ланки зведення, зазвичай домагаються збільшення зведеного моменту інерції, що обумовлює збільшення інерційності механізму, встановлюючи на валу ланки зведення додаткову масу у вигляді маховика. Збільшення зведеного моменту інерції механізму погіршує його динамічні характеристики, призводить до збільшення часу розгону і зниження продуктивності машинного агрегату, що нераціонально для широкого класу сучасних машин, особливо швидкохідних та транспортних.Якщо характер зміни зовнішніх сил, що діють на ланки механізму, змінити практично неможливо, то при проектуванні машинного агрегату можна забезпечити оптимальний характер зміни його зведеного моменту інерції, що обумовлює суттєве зменшення зміни швидкості обраної ланки зведення.Основою розрахунку оптимальної передаточної функції механізму машинного агрегату служить диференціальне рівняння руху ланки зведення, за яку прийнято вал виконавчого органу механізму, що з’єднаний з передаточним механізмом.Розроблений алгоритм визначення оптимальної величини передаточної функції механізму на основі розширеної математичної моделі машинного агрегату з використанням принципів зведення мас та сил забезпечує встановлення такого характеру зміни передаточної функції, який обумовлює нульовий ступінь нерівномірності обертання ланки зведення на відповідному швидкохідному режимі, що дає можливість виключати використання махових мас

УРАХУВАННЯ НЕОДНОРІДНОСТІ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ЗАЛІЗНИЧНОЇ КОЛІЇ ПРИ ВИЗНАЧЕННІ ЙОГО НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ

Purpose. Increase of the speed and train carrying capacity causes the increase in the load on the railway track and, in turn, loads on the subgrade. This makes it necessary to clarify the calculation methods, both the upper structure and the subgrade of the railway track. The purpose of the paper is the development of a method for determining the stress-strain state of railway subgrade on the basis of taking into account the limited distribution capacity, the extremity of the deformation area along the subgrade depth and its heterogeneity. Methodology. Based on the mixed method of B. N. Zhemochkin, according to which the actual curvilinear resistance diagram on the lower flat of the sleepers is replaced by a stepwise one, the joint operation of the rail-sleeper grate and the subgrade of the railway track is considered. Findings. The development of an axisymmetric columnar model of the subgrade is considered, which takes into account such important properties of the subgrade as the limited distribution capacity and the extremity of the deformation area on heterogeneous (layered) base. Based on the discrete method of L. P. Vinokurov and the subgrade axisymmetric columnar model, the equations for displacements and stresses for i-th foundation layer have been obtained. As a result of differential equation system solution of the discrete method by a numerical method in which the functions of the matrices are represented by series, the vertical and radial displacements of the layered base are determined, after which the normal and shearing stresses at the base are determined. The implementation of B. N. Zhemochkin mixed method allows to determine the resistance from the bottom of sleepers and the deflections of the central sections of the sleepers-beams. Originality. Method for calculating the stress-strain state of railway subgrade during their joint operation on the basis of an axisymmetric columnar model has been developed. At this the limited distribution capacity, the extremity of the deformation area and the heterogeneity according to the depth of the base have been taken into account. Practical value. The results obtained make it possible to increase the accuracy of design solutions in the design of the railway subgrade, which in turn, resulting in increased reliability and service life of the railway track.Цель. Увеличение скорости движения и грузоподъемности поездов приводит к увеличению нагрузки на железнодорожный путь и, в свою очередь, нагрузки на земляное полотно. Это вызывает необходимость уточнения методов расчета, как верхнего строения, так и земляного полотна железнодорожного пути. Целью работы является разработка метода определения напряженно-деформированного состояния земляного полотна железнодорожного пути на основании учета ограниченной распределительной способности, конечности зоны деформирования по глубине земляного полотна и его неоднородности. Методика. На основании смешанного метода Б. Н. Жемочкина, согласно с которым действительную криволинейную эпюру отпоров по нижней постели шпал заменяют ступенчатой, рассмотрена совместная работа рельсо-шпальной решетки и земляного полотна железнодорожного пути. Результаты. Дано развитие осесимметричной столбчатой модели грунтового основания, которая учитывает такие важные его свойства, как ограниченная распределительная способность, конечность зоны деформирования и неоднородность (слоистость). На основании дискретного метода Л. П. Винокурова и осесимметричной столбчатой модели грунтового основания получены уравнения для перемещений и напряжений для i-го слоя основания. В результате решения системы дифференциальных уравнений дискретного метода численным методом, в котором функции от матриц представляют рядами, определены вертикальные и радиальные перемещения слоистого основания, после чего определены нормальные и касательные напряжения в основании. Реализация смешанного метода Б. Н. Жемочкина позволяет определить отпор по подошве шпал и прогибы центральных сечений балок-шпал. Научная новизна. Разработан метод расчета напряженно-деформированного состояния земляного полотна железнодорожного пути при их совместной работе на основании осесимметричной столбчатой модели. При этом учтены ограниченная распределительная способность, конечность зоны деформирования и неоднородность по глубине грунтового основания. Практическая значимость. Полученные результаты позволяют повысить точность решений при проектировании земляного полотна железнодорожного пути, что, в свою очередь, приведет к повышению его надежности и долговечности.Мета. Збільшення швидкості руху й вантажопідйомності потягів призводить до збільшення навантаження на залізничну колію і, у свою чергу, навантаження на земляне полотно. Це викликає необхідність уточнення методів розрахунку як верхньої будови, так і земляного полотна залізничної колії. Метою роботи є розробка методу визначення напружено-деформованого стану земляного полотна залізничної колії на підставі врахування обмеженої розподільної здатності, кінцевості зони деформації по глибині земляного полотна і його неоднорідності. Методика. На підставі змішаного методу Б. Н. Жемочкіна, згідно з яким дійсну криволінійну епюру відпору по нижній площині шпал замінюють ступінчастою, розглянута спільна робота рейко-шпальної решітки й земляного полотна залізничної колії. Результати. Отримала розвиток вісесиметрична стовпчаста модель ґрунтової основи, яка враховує такі важливі її властивості, як обмежена розподільна здатність, кінцевість зони деформування й неоднорідність (шаруватість). На підставі дискретного методу Л. П. Винокурова й вісесиметричної стовпчастої моделі ґрунтової основи отримані рівняння для переміщень і напружень для i-го шару основи. У результаті розв’язання системи диференціальних рівнянь дискретного методу чисельним методом, в якому функції від матриць представляють рядами, визначені вертикальні й радіальні переміщення шаруватої основи, після чого визначені нормальні й дотичні напруження в основі. Реалізація змішаного методу Б. Н. Жемочкіна дозволяє визначити відпору по підошві шпал та прогини центральних перерізів балок-шпал. Наукова новизна. Розроблений метод розрахунку напружено-деформованого стану земляного полотна залізничної колії при їх спільній роботі на підставі вісесиметричної стовпчастої моделі. При цьому враховані обмежена розподільна здатність, кінцевість зони деформування й неоднорідність по глибині ґрунтової основи. Практична значимість. Отримані результати дозволяють підвищити точність рішень під час проектування земляного полотна залізничної колії, що, у свою чергу, призведе до підвищення її надійності й довговічності