Модальный анализ и валидация модели остова тягового электродвигателя НБ-514Б электровоза 2(3)ЭС5К
Ключевые слова:
тяговый двигатель НБ-514, собственные колебания, модальный анализ, метод конечных элементов, моделирование, построение моделиАннотация
В данной статье представлено моделирование колебаний оболочек с использованием в качестве примера остова тягового двигателя НБ-514 и цилиндрических резервуаров, а также проведена проверка на сходимость колебаний их физических объектов. Особое внимание уделено анализу сеточной сходимости и ее критическому влиянию на точность определения частоты основной моды колебаний. В ходе исследования было установлено, что для достижения удовлетворительной сходимости результатов моделирования необходимо обеспечить надежное закрепление объекта, а также следует применять сетку, шаг которой не превышает 3–5 толщин стенки оболочки. Соблюдение указанных условий позволяет значительно снизить погрешность моделирования частоты основной моды колебаний, достигая уровня около 10 % относительно экспериментальных данных. Полученные результаты подтверждают высокую эффективность и широкую применимость метода конечных элементов для численного анализа сложных конструкций. Это также представляет собой важный шаг вперед на пути к созданию цифровых двойников изделий. Разработанная методика позволяет существенно сократить расходы на физическое тестирование и значительно улучшить прогнозирование характеристик оборудования. Работа развивает современные и инновационные подходы к исследованию, проектированию и повышению надежности электрооборудования электровозов, что делает ее особенно актуальной в сфере современного локомотивостроения, открывая новые перспективы для интеграции численного моделирования в практику проектирования и эксплуатации тягового подвижного состава.
Библиографические ссылки
Об утверждении Стратегии развития транспортного машиностроения Российской Федерации на период до 2030 года : распоряжение Правительства Рос. Федерации от 17.08.2017 № 1756-р (ред. 13.10.2022). Доступ из справ.-правов. системы Кон-сультантПлюс в локал. сети.
Об утверждении паспорта инвестиционного проекта «Модернизация железнодорожной инфраструктуры Байкало-Амурской и Транссибирской железнодорожных магистралей с развитием пропускных и провозных способностей (второй этап)» : распоряжение Правительства Рос. Федерации от 28.04.2021 г. № 1100-р (ред. 04.05.2023). Доступ из справ.-правов. системы КонсультантПлюс в локал. сети.
ГОСТ Р 57700.37-2021 Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения. Введ. 2022–01–01. М. : Рос. ин-т стандартизации, 2021. 14 с.
Математическое моделирование механических напряжений, возникающих при неравномерном нагреве остова тягового электродвигателя НБ-514 / А.Ю. Портной, О.В. Мельниченко, К.П. Селедцов и др. // Молодая наука Сибири. 2021. № 1 (11). С. 90–100.
Портной А.Ю., Селедцов К.П., Мельниченко О.В. Математическое моделирование механических напряжений, возникающих при неравномерном нагреве остова тягового электродвигателя НБ-514 и совершенствование его конструкции // Известия Транссиба. 2021. № 2 (46). С. 13–23.
Заболотный В.В. Совершенствование оценки весовой нормы поезда с использованием уточненной модели нагревания тягового электродвигателя : дис. … канд. техн. наук. Хабаровск, 2024. 172 с.
An estimation of mechanical stresses in the stator of the NB-514 motor of an electric locomotive / O. Mel’nichenko, A. Portnoi, P. Grigorenko et al. // Territory Development and Sustainability : XIV International Conference on Transport Infrastructure (TITDS-XIV-2023). Bukhara, 2023. Vol. 471. DOI 10.1051/e3sconf/202447102007.
О вибрации колесно-моторного блока вследствие взаимодействия колеса с рельсом и работы зубчатой передачи электровоза 3ЭС5К в условиях горно-перевального участка / А.Ю. Портной, О.В. Мельниченко, К.П. Селедцов и др. // Вестн. Иркут. гос. техн. ун-та. 2020. Т. 24. № 3. С. 527–547.
Андриевский А.Г., Москвичев В.В., Чабан Е.А. Расчетно-экспериментальное определение динамических характеристик кожуха тяговой зубчатой передачи электровоза // Известия Транссиба. 2020. № 3 (43). С. 47–57.
Некоторые вопросы статического анализа собственной корпусной вибрации элементов колесно-моторных блоков (КМБ) локомотивов для целей диагностики / З.Г. Гиоев, Д.А. Наумов, В.И. Гончаренко и др. // Повышение качества и надежности машин : межвуз. сб. науч. тр. Ростов-на-Дону, 1994. С. 129–134.
Каменев С.В. Основы метода конечных элементов в инженерных приложениях. Оренбург : ОГУ, 2019. 110 с.
Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М. : Мир, 1975. 541 с.
Секулович М. Метод конечных элементов. М. : Стройиздат, 1993. 660 с.
Ашейчик А.А., Полонский В.Л. Расчет деталей машин методом конечных элементов. СПб : СПбПУ, 2016. 242 с.
Рычков С.П. Моделирование конструкций в среде Femap with NX Nastran. М. : ДМК Пресс, 2013. 784 с.
Рычков С.П. MSC.visual NASTRAN для Windows. М. : НТ Пресс, 2004. 552 с.
Шимкович Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. М. : ДМК Пресс, 2003. 446 с.
Электровоз магистральный 2ЭС5К (3ЭС5К): руководство по эксплуатации (в 2 т.). Новочеркасск : НЭВЗ, 2007. Т. 1. 635 с. Т. 2. 640 с.
Электровоз ВЛ-85 : руководство по эксплуатации / Б.А. Тушканов, Н.Г. Пушкарев, Л.А. Позднякова и др. М. : Маршрут, 1992. 480 с.
Руководство по эксплуатации БЛИЖ.401250.001 РЭ. Комплексы измерительно-вычислительные MIC. Мытищи : Мера, 2016. 144 с.
Руководство по эксплуатации на датчик АБКЖ.433642.019.РЭ. Вибропреобразователь АР2038. Руководство по эксплуатации. М. : ООО «ГлобалТест», Б.г.
Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб. : Питер, 2003. 604 с.
