Розробка методики вибору оптимальних параметрів електромеханічного амортизатору для вагону метрополітену
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176304Ключові слова:
електромеханічний амортизатор, метровагон, магніт, згортка параметрів, генетичний алгоритм, метод Нелдера-МідаАнотація
Для запропонованої конструкції електромеханічного амортизатору розроблено методика визначення основних розрахункових параметрів. Методика основана на спрощеній математичній моделі по визначенню електромагнітної та електрорушійної сили електромеханічного амортизатору. Особливістю моделі є урахування режимів роботи постійного магніту на основі розрахунку магнітного кола. Створення модель дозволяє проводити приблизний розрахунок режимів роботи амортизатора та може бути використана у вирішенні задачі оптимізації параметрів електроамортизатору. Проведено перевірка адекватності розробленої спрощеної математичної моделі шляхом порівняння результатів розрахунку механічної характеристики амортизатора за спрощеною методикою та методом кінцевих елементів в аксиально-симетричній постановці задачі. Отримано наявне добре співпадіння результатів розрахунків за спрощеною методикою та шляхом моделювання магнітного поля за методом кінцевих елементів. Визначенні геометричні співвідношення між елементами конструкції, які забезпечують оптимальне рівномірне магнітне навантаження в елементах магнітопроводу. Проведена постановка задачі умовної двокритеріальної оптимізації параметрів електромеханічного амортизатору. Обрані обмеження, що поділено на три наступні категорії. Обмеження за розмагніченням постійного магніту, що дозволяють зберегти працездатність постійного магніту. Обмеження за щільністю струму, яке забезпечує теплові режими роботи амортизатору. Компоновачні обмеження та обмеження на параметри задачі оптимізації, що забезпечують розміщення конструкції у ходовій частині візка. Запропоновано у якості критеріїв обрати приведений об’єм амортизатору, що обумовлює затрати на створення амортизатору та його ККД, який обумовлює рекуперовану енергію коливань. Проведено згортку параметрів до єдиної цільової функції затрат та обрані вагові коефіцієнти. У якості метода оптимізації обрано комбінований метод, що включає в себе генетичний алгоритм, на попередньому етапі пошуку. На завершальному етапі оптимізаційної процедури уточнення оптимуму здійснюється методом Нелдера-Міда. За результатами вирішення задачі оптимізації параметрів амортизатору визначені оптимальні геометричні розміри та кількість витків обмотки електромеханічного амортизатору
Посилання
- Serdobintsev, E. V., Ye Win Han (2013). Vertical Oscillations of the Metro Wagon with Pneumatic Suspension. Mir transporta, 2, 78–84.
- Golovanov, L. (2011). Bose moy. AvtoRevyu, 12 (475), 53–55.
- Bose suspension system-white paper. Bose Company. Available at: http://www.bose.com/
- Lei, Z., Xiudong, T., Sheng, Z. P. (2011). Pаt. No. WO 2012/015488 USA. Electricity generating shock absorbers. F16F15/03, F16F6/00. No. US2011/024699; declareted: 02.12.2011; published: 02.02.2012.
- Zuo, L., Scully, B., Shestani, J., Zhou, Y. (2010). Design and characterization of an electromagnetic energy harvester for vehicle suspensions. Smart Materials and Structures, 19 (4), 045003. doi: https://doi.org/10.1088/0964-1726/19/4/045003
- Choi, S.-B., Seong, M.-S., Kim, K.-S. (2009). Vibration control of an electrorheological fluid-based suspension system with an energy regenerative mechanism. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 223 (4), 459–469. doi: https://doi.org/10.1243/09544070jauto968
- Vedeneev, S. A. (1990). Pat. No. 2013217 RF. Transportnoe sredstvo. MPK B60G 13/14. No. 4844202/11; declareted: 26.06.1990; published: 10.10.2000, Bul. No. 28.
- Khudolii, O. I., Serhienko, O. I., Serhienko, A. M. (2009). Pat. No. 93154 UA. Device for recuperation of energy of vibrations of transportation mean. MPK F03G7/08, B60K 25/00. No. a200912230; declareted: 27.11.2009; published: 10.01.2011, Bul. No. 1.
- Sergienko, A. N., Lyubarskiy, B. G., Medvedev, N. G., Sergienko, N. E. (2015). Simulation results EMF-absorber when driving over bumps. Vestnik Nats. tehn. Un-ta "KhPI": sb. nauch. tr. Temat. Vyp.: Avtomobile- i traktorostroenie, 10 (1119), 157–164.
- Serhienko, A., Liubarskyi, B., Samorodov, V., Serhienko, N. (2012). Electromechanical converters construction analysis and electric shock-absorber scheme for vehicle un-sprung masses selection. Avtomobil'niy transport, 31, 18–25.
- Omel'yanenko, V. I. (1994). Lineynye dvigateli postoyannogo toka s tiristornym kommutatorom. Kharkiv: Osnova, 76.
- Lyubarskiy, B. G. (2014). Optimizatsiya rezhimov raboty tyagovogo asinhronnogo privoda. Elektrika, 6, 5–10.
- Serdobintsev, E., Zvantsev, P., Ye Vin Han (2014). Vybor parametrov metrovagona s pnevmoressorami. Mir transporta, 1, 34–41.
- Lukashova, N., Pavlenko, T., Liubarskyi, B., Petrenko, O. (2018). Analysis of constructions of resports lingings of rail city electric mobile composition. Systemy upravlinnia, navihatsii ta zviazku. Zbirnyk naukovykh prats, 5 (51), 65–68. doi: https://doi.org/10.26906/sunz.2018.5.065
- Telezhka mod. 68-7054 dlya vagonov metropolitena. Available at: https://kvsz-ua.all.biz/telezhka-mod-68-7054-dlya-vagonov-metropolitena-g16893290
- Meeker, D. (2013). Finite Element Method Magnetics: MagneticsTutorial. Available at: http://www.femm.info/wiki/MagneticsTutorial
- Riabov, I., Liubarskyi, B. (2018). Determination of Phase Flux-Linkage of Flux Switching Motor with Spatial Magnetic System. 2018 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). doi: https://doi.org/10.1109/icieam.2018.8728773
- Yeritsyan, B., Liubarskyi, B., Iakunin, D. (2016). Simulation of combined body tilt system of high-speed railway rolling stock. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (9 (80)), 4–17. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.66782
- Lubarskiy, B. G., Severin, V. P., Ryabov, E. S., Emeljanov, V. L. (2010). Synthesis of an axial-flux traction jet induction motor for high-speed rolling stock. Elektrotekhnika i elektromekhanika, 6, 28–30.
- Severin, B. P. (2009). Vektornaya optimizatsiya sistem avtomaticheskogo upravleniya geneticheskimi algoritmami. Tehnicheskaya ehlektrodinamika. Silovaya ehlektronika i ehnergoehffektivnost', 80–85.
- Buryakovskiy, S., Masliy, Ar., Masliy, An. (2015). Calculation and optimization of the geometric dimensions of linear electric drives of the sleeper type turnouts. Problemy enerhoresursosberezhennia v elektrotekhnichnykh systemakh, 1 (3), 65–67.
- Yeritsyan, B. Ch., Lyubarskiy, B. G., Iakunin, D. I. (2015). The task of analyzing geometric dimension optimization of a linear engine of a car body tilt of high-speed electric rolling stock. Informatsiino-keruiuchi systemy na zaliznychnomu transporti, 5, 7–11.
- Kakandikar, G., Nandedkar, V. (2018). Springback optimization in automotive Shock Absorber Cup with Genetic Algorithm. Manufacturing Review, 5, 1. doi: https://doi.org/10.1051/mfreview/2017013
- Maemori, K., Tanigawa, N., Shi, F.-H. (2004). Optimization of a Semi-Active Shock Absorber Using a Genetic Algorithm. Volume 1: 30th Design Automation Conference. doi: https://doi.org/10.1115/detc2004-57115
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Borys Liubarskyi, Natalia Lukashova, Oleksandr Petrenko, Tetyana Pavlenko, Dmytro Iakunin, Sergiy Yatsko, Yaroslav Vashchenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
