Описан динамический вихретоковый дефектоскоп для контроля тонкостенных латунных трубок с вращением вихретокового преобразователя вокруг них. Показано, что вихретоковый метод выявляет наибольшее число дефектных трубок по сравнении с визуальным и методом гидравлических испытаний. Его производительность в 8 - 10 раз больше, нежели других методов. Он позволяет оценивать глубины дефектов и, соответственно, степень их опасности по амплитуде сигнала вихретокового дефектоскопа. Показана возможность установления оптимального браковочного критерия и соответствующего уровня срабатывания порогового устройства дефектоскопа. Отбраковка трубок с дефектами больше заданой глубины позволяет уменьшить количество перебракованных трубок. Вихретоковый динамический дефектоскоп типа ЛЕОТЕСТ ВД-5Д внедрен в технологический процесс серийного производства тепловозов.

Досліджено питання вдосконалення систем регулювання температури холодоагенту силової установки тепловозу з використанням елементів нечіткої логіки, призначених для підтримки оптимальної температури холодагенту за змінних режимів роботи енергетичної установки локомотива. На основі запропонованих математичних моделей, одержаних з використанням розробленого методу декомпозиції, і результатів експериментальних досліджень установлено перспективність використання регуляторів температури на базі елементів нечіткої логіки. Розроблено конструкції пневматичних елементів середнього тиску нечіткої логіки та регуляторів на їх основі, застосування яких у системах охолоджування тепловозів та інших промислових установок дозволяє полішити якість регулювання, підвищити ефективність системи охолоджування в цілому.

Наведено основні результати робіт, пов'язаних з підвищенням економічності перспективних локомотивів і таких, що модернізуються, за рахунок застосування енергоощадних електромеханічних систем повітропостачання для охолоджувальних пристроїв. Доведено, що застосування неперервно регульованих напругою електромеханічних систем повітропостачання з асинхронними мотор-вентиляторами з феромагнітними елементами у струмовому ланцюгу ротора розширює діапазон інтегративних властивостей систем повітропостачання. Проведено теоретичний аналіз робочих процесів в основних вузлах і в перспективних електромеханічних системах повітропостачання. Висвітлено результати експериментальних досліджень на натурних стендах і локомотивах. Вперше вирішено проблему поліпшення енергетичних властивостей локомотивів створенням об'єднаної системи керування повітропостачанням охолоджуючих пристроїв теплосилового та тягового обладнання локомотива. Обгрунтовано наукові принципи вдосконалення систем повітропостачання з метою підвищення економічності локомотива з залученням технічних рішень, спрямованих на створення неперервно регульованих напругою електромеханічних систем з асинхронними мотор-вентиляторами з феромагнітними елементами у струмовому роторному ланцюгу. Вдосконалено теоретичний апарат дослідження та розрахунку регульованих напругою асинхронних мотор-вентиляторів з феромагнітними елементами у струмовому роторному ланцюгу. Розроблено математичні моделі електромеханічних перетворювачів енергії для систем повітропостачання охолоджувальних пристроїв. Теоретично визначено їх статичні та експериментально динамічні характеристики регулювальних органів

Теоретично обгрунтовано двоконтурну систему охолодження силової установки тепловоза, температура теплоносіїв якої регулюється груповим релейно-безперервним приводом вентиляторів. Проаналізовано енерговитрати на охолодження силової установки тепловоза з урахуванням релейно-безперервного характеру роботи привода вентиляторів. Визначено оптимальні конструктивні параметри релейно-безперервного привода вентиляторів за мінімумом середньоексплуатаційних енерговитрат на охолодження силової установки тепловоза, який за витратами потужності на 40 % більш економічний, ніж серійний релейний.

Уперше для систем охолодження тепловозів обгрунтовано використання об'ємного способу регулювання з електрогідравлічним підсилювачем для гідроприводу вентилятора та розроблено математичний апарат для комплексного дослідження функціональних характеристик приводу за умов змінного навантаження та значної інерційності вихідної ланки, який дає змогу на стадії проектування визначати втрати енергії у процесі регулювання. Адаптовано математичну модель гідравлічних ліній до умов роботи в системах охолодження тепловозів, що враховує нестаціонарну дотичну напругу під час формування керівного сигналу, для дослідження впливу динамічних характеристик приводу на якість регулювання системи охолодження. Уперше досліджено коливання тиску, що виникають у гідроприводі вентилятора системи охолодження, а також визначено їх амплітудно-частотну характеристику, що дає змогу визначати умови виникнення цього коливання та вплив нестаціонарного тиску на коефіцієнт корисної дії приводу. Розвинуто теорію проектування систем охолодження теплоносіїв тепловозів, зокрема, встановлено області стійкості, які дають змогу визначати параметри настроювання регулятора приводу вентилятора, що забезпечують задану якість регулювання системи.

Розглянуто проблему підвищення сепара- та експлуатаційних показників систем охолодження тягового електроустаткування локомотивів. Зазначено, що її вирішення здійснене з метою зменшення матеріалоємності фільтрів контактної дії у разі одночасного підвищення їх технічних характеристик, а також створення патентоспроможного інерційного повітроочищувача балістичного типу, що поєднує високі сепараційні та аеродинамічні якості зі здатністю до самоочищення від забруднень в експлуатації. Проведено теоретично-розрахункові дослідження, а також великий обсяг емпіричних досліджень елементів, моделей та натурних відсіків повітроочищувачів локомотивів, що дозволило довести їх оцінні показники до необхідного рівня. На підставі зіставлення техніко-економічних характеристик фільтрів контактної дії та балістичних повітроочищувачів доведено перевагу інерційного очищення повітря у разі довільного реального пилового забруднення атмосферного повітря.

Запропоновано застосування у тепловозах нової конструкції водомасляного теплообмінника, що дозволяє замінити коштовні теплообмінні поверхні з мідних трубок малого діаметра на більш дешеві сталеві листи з гофрами спеціального профілю та корисним застосуванням змушеної вібрації для інтенсифікації теплообміну, внаслідок чого досягається економічний ефект.

Міститься теоретичне обгрунтування і експериментальне підтвердження ефективності розроблених засобів оптимізації температурних режимів теплоносіїв тепловозу за рахунок зменшення термодинамічної похибки пневматичних регуляторів. На базі запропонованих математичних моделей та експериментальних досліджень розроблений ряд патентоспроможних конструкцій, застосування яких в регуляторах температури теплоносіїв тепловозу та інших промислових установках, дозволили зменшити термодинамічну похибку цих приладів. Основні результати роботи знайшли застосування при проектуванні систем автоматичного регулювання температури теплоносіїв перспективного тепловозу.

Дисертацію присвячено питанням зниження витрат потужності на допоміжні потреби тепловозів і покращанню їх експлуатаційних якостей. Встановлено, що покращання статичних і динамічних характеристик систем керування охолодженням теплоенергетичної установки тепловозу дозволяє використовувати дворядні охолоджувальні пристрої теплоносіїв теплоенергетичної установки, підвищити економічність та експлуатаційні якості тепловозу. Запропоновано методику визначення параметрів об'єкта регулювання та програму розрахунку перехідних процесів у системі автоматичного охолодження теплоносіїв дизеля, що дозволяє у короткий термін та за умов значного скорочення матеріальних витрат на експериментальні дослідження визначати наближені до оптимальних налагоджувані параметри системи керування. Основні результати праці знайшли впровадження в системі автоматичного керування охолодженням дизеля тепловозу ТЕ127 із дворядним охолоджувальним пристроєм.

Вирішуються завдання підвищення ефективності тепловозів шляхом використання в системі охолодження водоповітряних секцій радіатора з сітчастим оребренням, які дозволяють звести до мінімуму використання гостродефіцитних кольорових металів і сплавів. Повідомляється про аналітичну залежність, що характеризує зв'язок інтенсивності тепловіддачі сітчастої поверхні до питомого теплоутримання потоку, тобто число Стантона для сітчастого оребрення водоповітряних секцій радіатора.

Запропоновано математичну модель руху повітряного потоку в шахті охолодного пристрою (ОП) тепловозу нагнітального типу з радіально-кільцевим дифузором, яка складаєтся з тривимірних рівнянь Рейнольдса, рівняння нерозривності та <$Ekappa ~-~ epsilon> моделі турбулентності для вісесиметричного руху з обліком початкових та граничних умов. Вперше одержано аналітичні залежності розподілу поля швидкостей за висотою панелі секцій радіатора від геометричних (довжини секції радіатора та ступеня дифузорності шахти) та режимних (витрат повітря через шахту ОП) чинників ОП нагнітального типу з радіально-кільцевим дифузором. З використанням виявлених закономірностей удосконалено аеродинамічну схему шахти. Виконано оцінку впливу нерівномірностей розподілу повітряного потоку по панелі радіатора на її теплорозсіювальну здатність в ОП зазначеного типу та наведено рекомендації щодо використання методики енергетичного розрахунку ОП.

Висвітлено питання підвищення економічності системи охолодження тепловозів шляхом застосування позиціонерів із клапанами підсилювачами, призначених для підтримки оптимальних температур теплоносіїв у кожному режимі роботи теплоенергетичної установки. На базі запропонованих математичних моделей та експериментальних досліджень розроблено ряд перспективних конструкцій підсилювально-перетворюючих устроїв, застосування яких у системах охолодження тепловозів та інших промислових установок дозволить поліпшити якість регулювання, збільшити область усталеності системи, а також підвищити ефективність охолодних устроїв.

Рассмотрен процесс теплопередачи между отдельными элементами системы охлаждения теплоносителей энергетической установки тепловоза. Предложен принцип декомпозиции процесса. Уделено внимание математическому моделированию процессов теплопередачи в системе охлаждения энергетической установки локомотива, выбору регулятора температуры теплоносителей, определению динамических характеристик и параметров системы охлаждения тепловоза.

Выполнен анализ и классификация существующих конструкций шахт охлаждающих устройств и жалюзийных аппаратов. Разработана математическая модель движения воздуха в шахте холодильника тепловоза, выполнена проверка ее адекватности. Предложены оптимизированные с точки зрения минимизации сопротивления конструкции шахт охлаждающих устройств и модернизированное устройство жалюзийного аппарата, показано влияние аэродинамики на процесс теплообмена.

Выполнен анализ различных методик испытаний вентиляторов охлаждающих устройств тепловозов. Рассмотрены типовые схемы стендов. Испытания вновь создаваемого вентилятора проводят с целью уточнения аэродинамических характеристик, полученных в процессе отработки его аэродинамической схемы на моделях. По результатам модельных испытаний разрабатывают конструкции элементов систем охлаждения.

Показана возможность повышения эффективности работы вентиляционной установки на переменных режимах за счет использования адаптивной решетки (направляющего аппарата, лопасти рабочего колеса, спрямляющего аппарата). Предложены схемы адаптивных элементов вентиляционной установки, защищенные патентами Украины, показана эффективности их применения.

Для регулювання напругою мотор-вентиляторів розвинено метод визначення діапазону зміни напруги генератора енергопостачання в режимах тяги і електро-динамічного гальмування тепловоза з використанням параметрів, зовнішньої характеристики та характеристики холостого ходу тягового синхронного генератора (ТСГ), який відрізняється урахуванням номінального струму збудження ТСГ. Вперше обгрунтовано екранування короткозамикаючих кілець обмотки ротора для покращання регулювальних характеристик асинхронного мотор-вентилятора за зміни напруги на статорі за допомогою отриманих в роботі залежностей активного і індуктивного опорів екранованих кілець від ковзання ротора, які враховують ефект витиснення струму у феромагнітних екранах за регулювання. Отримали подальший розвиток методи визначення характеристик асинхронного мотор-вентилятора у сталому і пусковому режимах, які відрізняються урахуванням поверхневого ефекту в феромагнітних екранах на короткозамикаючих кільцях обмотки ротора. Вперше розроблено метод оптимізації конструктивних параметрів асинхронного мотор-вентилятора з екранованими короткозамикаючими кільцями в обмотці ротора, який відрізняється урахуванням у цільовій функції витрат потужності на груповий привід вентиляторів для двоконтурної системи охолодження дизеля.