Визначено конструкції систем підвішування ходової частини шахтних локомотивів у процесі розгляду просторових коливань та оптимізації параметрів пружно-дисипативних зв'язків з урахуванням динамічних характеристик як багатомасових нелінійних механічних систем. Сформульовано задачу оптимізації пружно-дисипативних параметрів зв'язків системи підвішування шахтних локомотивів з використанням розробленої узагальненої моделі шахтного локомотива рамного компонування та запропонованого функціоналу якості ходової частини. У результаті розв'язання задачі оптимізації знайдено залежності оптимальних параметрів пружно-дисипативних зв'язків шахтних локомотивів від стану рейкової колії та швидкості руху, що дозволяють за реальних умов експлуатації підвищити стійкість та динамічні характеристики шахтного локомотива. Коефіцієнт запасу стійкості підвищено на 35 %, коефіцієнти динамічності знижено на 40 %.

Наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень, виконаних для з'ясування впливу дисипативних зв'язків у системі буксового підвішування з метою зменшення динамічних навантажень вузлів механічної системи шахтного локомотива і зносу бандажів колісних пар. Отримано залежності між динамічними та кінематичними параметрами ланок пари з урахуванням пружно-дисипативних зв'язків у системі підвішування шахтного локомотива і характеристики фрикційної пари колесо-рейка.

Розроблено й апробовано математичну модель гальмування шахтного локомотива дисковим гальмом. Знайдено залежності коефіцієнта зчеплення від відносного ковзання у режимі гальмування для різних станів рейкової колії. Розв'язано задачу про знаходження температурного поля, що виникає в гальмовому диску та фрикційних накладках. Проведено експериментальні дослідження щодо визначення відносної температури нагрівання гальмового диска та коефіцієнта тертя фрикційної пари з урахуванням відносної вологості та наявності пилу. Вивчено процес гальмування шахтного локомотива дисковим гальмом, що створює пульсуючий гальмовий момент. Створено й апробовано методики вибору раціональних параметрів дискового гальма шахтного локомотива та визначення динамічних і кінематичних характеристик його привода під час гальмування дисковим гальмом з багатосекторним диском. Обгрунтовано раціональні параметри дискового гальма шахтного локомотива.

Теоретично обгрунтовано й експериментально досліджено взаємодію секційної гальмівної колодки з колесом шахтного локомотива. Завдяки аналізу процесів формування теплових потоків та їх впливу на механічні властивості пар тертя встановлено закономірності: формування нестаціонарних теплових потоків, коливань температур на поверхні контакту тертьових тіл, розповсюдження теплових потоків між колесом і колодкою. За результатами розв'язку рівнянь коливань фракціонів секційної гальмівної колодки отримано залежності коефіцієнта тертя від маси фрикціонів, жорсткості пружної підвіски та величини ексцентриситету. Експериментально доведено, що секціонування гальмівної колодки з пружним з'єднанням фрикціонів дає можливість зменшити їх вплив на коефіцієнт тертя. На інженерному рівні розроблено методику розрахунку та вибору конструктивних параметрів секційної гальмівної колодки рудникового локомотива, з використанням якої визначено раціональні динамічні та геометричні параметри конструкції секційної колодки.

Критичним аналізом встановлені основні причини виходу з ладу рудникових тягових електродвигунів (РТД). Розроблені: методика прогнозування залишкового терміну служби ізоляції електродвигунів; визначені параметри динамічних теплових процесів у вузлах електродвигунів. Створений прилад, що дозволяє реалізувати систему теплового контролю і прогнозування залишкового терміну служби ізоляції, який працює у реальному часі з урахуванням місцезнаходження транспортного засобу у просторі, стану рейкового шляху та маси составів, що транспортуються.

Вирішено питання підвищення ефективності гальмівних систем шахтних локомотивів і, перш за все, важких шарнірно-зчленованих. Запропоновано нове вирішення актуальної наукової проблеми встановлення закономірностей динамічних параметрів гальмування шахтних потягів залежно від величин реальних викривлень і нерівностей шахтної рейкової колії, що шляхом розробки та запровадження нових технічних вдосконалень зумовлює зменшення гальмівного шляху шахтного потяга, його безпечну зупинку та стоянку на поздовжніх ухилах колії величиною до 50 %. Складено уточнені розрахункові схеми гальмування шахтного шарнірно-зчленованого локомотива із складом вагонеток, що враховують одночасне та почергове гальмування за допомогою колісно-колодкових, осьових і трансмісійних дискових гальм, шляхом динамічного гальмування двигуном, а також із застосуванням магніторейкових і гравітаційних гальм. Розроблено й апробовано динамічну модель гальмування шахтного шарнірно-зчленованого локомотива із складом вагонеток за допомогою пристроїв з обмеженим фрикційним моментом і рейкових гальм на реальній рейковій колії, яка має систематичні та локальні, а також довгі та короткі нерівності. Визначено систему тестів для перевірки адекватності динамічної моделі гальмування шахтного потяга положенням класичної механіки. Вивчено вплив недосконалості реальної шахтної колії на максимально можливий гальмівний момент і довжину гальмівного шляху за гальмування шахтного шарнірно-зчленованого локомотива із складом вагонеток за допомогою пристроїв, що реалізують гальмівну силу в точці контакту колеса та рейки, а також рейкових гальм. Встановлено й апробовано алгоритм роботи пристрою для автоматичного контролю юза шахтного локомотива.

На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований определены закономерности изменения длины тормозного пути шахтного поезда при торможении рельсовыми тормозами шарнирно-сочлененного локомотива от величины реальных искривлений и несовершенств шахтного рельсового пути в плане и профиле. Предложены новые технические решения по совершенствованию тормозной системы такого локомотива. Составлены уточненные расчетные схемы торможения шахтного шарнирно-сочлененного локомотива с составом вагонеток магниторельсовыми и гравитационными тормозами. Разработана методика определения рациональных параметров секционного рельсового тормоза шахтного локомотива. Обоснована целесообразность установки на шахтных локомотивах секционных рельсовых тормозов на постоянных магнитах с поперечным замыканием магнитного потока.

Мета роботи - моделювання процесу гальмування шахтного локомотива АРП10РВ колісно-колодковими гальмами сумісно з магніторейковими гальмами (МРГ) або довантажувачами. Складено рівняння Лагранжа другого роду, які після перетворювання в диференційні рівняння другого порядку розв'язано в математичному пакеті Wolfram Mathematica 8 з одержанням величини гальмівного шляху. Теоретично досліджено можливість використання МРГ двовісного локомотива АРП10РВ масою 10 т зі складом навантажених вагонеток як магніторейковий довантажувач (МРД). Доведено, що підвіска секцій МРД на тягах до поздовжньої балки, що спирається на букси першої та другої колісних пар під кутами, близькими до вертикалі, дозволяє довантажити колеса локомотива та використати більш високе значення коефіцієнта зчеплення для реалізації сил гальмування шахтного локомотива, ніж величина коефіцієнта тертя ковзання секції МРГ по поверхні кочення рейки.

Досліджено режим буксування в тяговому асинхронному приводі рудничного електровоза. Розроблено математичну модель тягового приводу рудничного електровоза з урахуванням реальних властивостей механічної частини, що дозволяє розглядати динамічні процеси, як в штатному режимі, так і в режимі буксування. Розроблено амплітудний та частотний критерії для визначення умов виникнення та розвитку автоколивальних режимів роботи, за допомогою якого одержані області існування автоколивальних процесів, що дозволяють за параметрами механічної частини та характеристики зчеплення ідентифікувати процес буксування. Покращена динаміка тягового електроприводу за рахунок зниження коефіцієнта динамічності та показника коливальності пружної сили в осі колісної пари, шляхом застосування астатичного регулятора швидкості синтезованого методом поліноміальних рівнянь.

Удосконалено інформаційну технологію автоматизованої побудови універсальних характеристик безступінчастих передач і запропоновано алгоритм для електричних передач, які складаються з синхронного генератора, частотного перетворювача й асинхронного електродвигуна, що дозволяє комплексно оцінити співвідношення кінематичних, силових і енергетичних характеристик у всьому можливому діапазоні роботи передач такого типу. Отдержали подальший розвиток методики матричного математичного моделювання трансмісій і вперше формалізовані базисні матриці синхронного генератора, частотного перетворювача, асинхронного двигуна та електричної передачі у цілому, що дозволило застосувати її для електричних трансмісій. Вперше цю методику використано для аналізу трансмісій шахтних дизелевозів. Вперше встановлено взаємозв'язок кругового передаточного відношення двопотокових гідрооб'ємно-механічних коробок передач з параметром регулювання гідрооб'ємних передач у всіх можливих випадках розташування планетарного механізму на вході та виході, що дозволило встановити залежності формування, розподілу та передачі потоків потужності по гілках двопотокових гідрооб'ємно-механічних трансмісій.

Purpose. Determination of the functional correlation between power (tangential reaction) and kinematic (relative slip) parameters during nonstationary rectilinear motion of the rail wheel along the rail. Methodology. An analytical model of the interaction between the wheel and rail on an elementary contact area taking into account the presence of normal and shearing load (thrust or braking mode) is developed. Using the analytical model, a qualitative relationship that reflects the features of the friction contact of a wheel-rail pair for various operating conditions is obtained considering the nature of the interaction of the contacting pair, which significantly differs. The mathematical description of the process is based on experimental studies of the dependence of the tractive force on the speed of relative motion (incomplete slippage - the so-called creep mode, failure of adhesion and total sliding, which leads to decrease in traction force) of D. K. Minov and A. A. Renhevych. Findings. On the basis of theoretical studies of the parameters of vehicle motion along the rail track, a mathematical model of the tangential reaction realization by wheel in the case of nonstationary rectilinear motion is formulated. The functional relationship between the power and kinematic parameters is established, which allows predicting the operational properties and solving the problems of the dynamics of rail transport with a higher degree of accuracy. Originality. Taking into account inelastic resistance of contacting bodies, analytical dependences are obtained to determine the current value of the force at the contact area upon the availability of longitudinal load. The interaction conditions under which the deformation can occur both within the elasticity of the materials of the contacting bodies and the violation of the surfaces contact are considered. Approximating dependences of tractive effort on the relative speed of wheel and rail movement are proposed for locomotives. Practical value. Knowledge of the processes occurring in the contact area while transferring the torque from the wheel of the locomotive to the rail will facilitate finding the correct solution to the problem of interaction between the wheel-rail system of mining rail transport in complex mining and geological operational conditions. It helps to increase the efficiency of torque transmission at the quasi-stationary mode of vehicle movement.

Purpose - determination of the regularities in the variation of the coupling parameters of the wheel-rail pair and the energy consumption accompanying them, taking into account the thermophysical processes in the contact zone in the transmission of friction motion for various interaction conditions. An analytical model for the interaction of a wheel and a rail on an elementary contact spot is developed in the presence of normal and tractive effort. A dependence that describes the change in the average temperature at the contact spot of the wheel-rail pair on the locomotive speed is obtained. The current value of the elasticity modulus of the contacting pair material is determined as a contact time function. Based on theoretical studies of the parameters of vehicle motion along the railroad track, a mathematical model of the tractive force realization for nonstationary rectilinear motion is formulated. To determine the influence degree of the temperature change on the contact spot of the wheel-rail pair associated with the speed of the locomotive motion and the relative speed of the output links, the dependences for the coefficient characterizing the tractive power of the vehicle are obtained. Taking into account the thermophysical processes that occur during the interaction of contacting bodies, analytical dependencies have been obtained to determine the traction capacity for different movement speeds and the relative speed of the wheel and rail movement for main and mine locomotives. The dependencies suggested take into account the change in the properties of the surface layers of the contacting pair. Knowledge of physics of the processes occurring in the contact zone of the wheel-rail pair will allow more accurately predicting the vehicles tractive properties, comparing possible options at the design stage and greatly accelerating the process of selecting the structural scheme. This will allow developing recommendations and proposals on modernization and improvement of existing vehicles.

Досліджено особливості використання імпульсних перетворювачів постійної напруги в системах керування тяговим приводом транспорту з індуктивною передачею енергії. У ході досліджень використовувалися методи варіаційного числення, математичної інтерполяції та топологічний метод направлених графів. Проведено дослідження впливу зміни параметрів П-подібного фільтра та робочої частоти перетворювача на пульсації струму приймального силового контуру. Отримано залежності рівня пульсацій струму від частоти комутації перетворювача та від параметрів елементів П-подібного фільтра безконтактного шахтного електровозу при використанні в схемі керування тяговим приводом широтно-імпульсного перетворювача постійної напруги. Аналіз залежностей рівня пульсацій від частоти комутації широтно-імпульсного перетворювача показує на наявність у деякому частотному діапазоні резонансних явищ, які характеризуються різким зростанням струму приймального контуру електровоза. Виходячи з умов забезпечення мінімального рівня пульсацій струму приймального контуру, розраховано параметри П-подібного фільтра широтно-імпульсного перетворювача схеми керування тяговим приводом безконтактного електровозу. Показано, що зазначений LC-фільтр дозволяє ефективно знизити рівень пульсацій струму, які виникають при роботі широтно-імпульсного перетворювача в системі керування тяговим приводом безконтактного електровозу. При цьому вирішальний вплив на рівень пульсацій здійснює величина ємності другої ланки фільтру. Надано рекомендації щодо частоти комутації перетворювача. Втілення в практику отриманої аналітичної залежності дозволить уникнути резонансних явищ на елементах силового кола електровозу та підвищити надійність роботи електротехнічного обладнання тягового приводу електротранспорту в цілому.