Metodika eliminace nežádoucích elektromechanických interakcí plně odpruženého pohonu dvojkolí

Abstract

Konstrukce moderních kolejových vozidel se postupným vývojem dostávají na meze fyzikálních možností. Takové extrémy však mohou vést ke vzniku vad, které mají podstatu v různých fyzikálních fenoménech a je nutné je následně zkoumat. V této práci se zabývám analýzou fenoménu torzních vibrací v mechanické části zcela odpruženého individuálního pohonu dvojkolí vysoce výkonné lokomotivy. Cílem mé práce je kvalifikace buzení těchto torzních oscilací od harmonických složek elektromagnetického momentu a stanovení možností jejich eliminace v rámci konstrukce mechanické části trakčního pohonu – torzní soustavy. V podmínkách laboratoře je mým cílem měřit a prezentovat existenci vyšších harmonických složek statorových proudů hnacího motoru dvojkolí na kladkovém stavu. Ty jsou podstatou existence uvažovaných budících harmonických složek elektromagnetického momentu. Měření a jejich výsledky, které prezentuji v mé disertační práci, umožnila prokázat a prezentovat zastoupení harmonických složek ve statorových proudech hnacího motoru dvojkolí na kladkovém stendu. Což je potvrzení teoretických předpokladů, na kterých stojí úvahy pro realizaci hlavní části mé disertační práce, a to simulace směřující k identifikaci nebezpečných torzních oscilací v torzní soustavě pohonu a metodám jejich eliminace. Realizované výpočty a simulace s matematickými modely identifikovaly nebezpečné rezonanční stavy – enormní rozkmitání zátěžného momentu pastorku. Jejich následným zkoumáním se ukázalo, že je lze efektivně eliminovat prostřednictvím změny (optimalizace) torzní tuhosti hřídele mezi pastorkem a rotorem motoru. Realizovaný výzkum byl průběžně publikován od roku 2018 po současnost. Počet publikací, které souvisí s tématem mé disertace, vydaných nebo v recenzním řízení je celkem 16.

The design of modern railway vehicles reaches limits of physical abilities. But these extremes can lead to a formation of defects, which have its essence in different physical phenomena and they need to be researched subsequently. In this thesis I have been focused on an analysis of a torsion vibrations phenomenon in a mechanical part of a fully-suspended individual drive of a high-power locomotive wheel-set. The goal of my work is to evaluate an excitation of these torsion oscillations, which has its origin in harmonic components of an electromagnetic torque of an asynchronous traction motor and to determine possibilities of their elimination within the design of the mechanical part of the traction drive – the torsion system. Within conditions of a laboratory my goal is to measure and to present an existence of higher harmonic components of stator currents of a driving motor. This motor drives a wheel-set in the roller rig. The harmonic components of stator currents are the essence of considered harmonic components of the electromagnetic torque. The measurements and their results, which I present in my thesis, enabled to prove and to present the representation of the harmonic components in the stator currents of the wheel-set driving traction motor on the roller rig. This is a confirmation of the theoretical assumptions, which are the basics for the realization of the main part of my theses. These are simulations aimed to identify dangerous torsion oscillations in the torsion drive system and methods of their elimination. Realized calculations and simulations with mathematical models identified dangerous resonance states – enormous oscillations of the pinion-loading torque. Their subsequent research showed, that they can be effectively eliminated via changes (optimization) of a torsion stiffness of a shaft between a pinion and a rotor of a traction motor. The realized research was continuously published from 2018 till these days. The number of publications, which are related to the topic of my thesis and were published or are under a review, is 16 in total.