Динамика тягового привода колесно-рельсового транспорта

Профессор Бирюков Иван Вячеславович является общепризнанным главой научной школы МИИТа в области динамики тягового привода колесно-рельсового транспорта, являющейся ведущей в России.

Это научное направление, было заложено в его кандидатской (" Динамика и прочность тягового привода электропоезда ЭР1", 1961 г.) и докторской (" Прогнозирование динамических свойств тяговых приводов электрического подвижного состава", 1974 г.) диссертациях и позднее развито благодаря многочисленным теоретическим и экспериментальным исследованиям его самого и его учеников, обобщенным в монографиях " Тяговые передачи электроподвижного состава железных дорог" 1986г изд. ТРАНСПОРТ и " Механическая часть тягового подвижного состава" 1992 г. изд. ТРАНСПОРТ) .

В период работы на кафедре "Электрическая тяга " МИИТа он создал и возглавил научную лабораторию " Моделирования динамики электроподвижного состава", а позднее - Научно-технический центр " Скоростной подвижной состав" при МИИТе, в которых были подготовлены д.т.н. , профессора Усманов Хасан Гумерович, Матвеевичев А.П., Рыбников Евгений Константинович, кандидаты технических наук Львов Н.В., Крушев Стамат Димитров, Козырев Александр Иванович, Кутовой В.И., Федюнин Ю.П., Купрашвили Г.Г., Маряхин В.Н., Соболев Д.В., Синицын Григорий Александрович и подготовлен один кандидат технических наук для Сирийской республики.

Изданы монографии " Механическая часть тягового подвижного состава " 1992г( под общей редакцией Бирюкова И.В. ), " Тяговые передачи электроподвижного состава" 1986г ( с соавторами), " Основы программирования и решение задач тяги и динамики электроподвижного состава на ЭВМ" 1962г ( с соавторами), " Industrieentwicklungen und Forschungsergebnisse fur die Maschinenuberwachung und die Konstruktion in der Antriebstechnik"1993г (под общей редакцей доктора-инженера Хайнца Пикена, Институт машиноведения и деталей машин Высшей технической школы земли Рейн-Вестфалия, Аахен), (с соавторами). Под его общей редакцией выпущено несколько сборников трудов МИИТа и ВЗИИТа , в том числе Сборник трудов МИИТа, выпуск 374, целиком посвященный работам по динамике тягового привода, научного коллектива, руководимого проф. И.В.Бирюковым.

И.В.Бирюковым разработана общепринятая в настоящее время классификация тяговых приводов подвижного состава, отражающая их динамическое совершенство (три класса тяговых приводов) и обоснована необходимость при росте скоростей постепенного перехода на приводы 3 класса в условиях отечественного пути.

Коллективом научной школы (Проф. Бирюков Иван Вячеславович, проф. Рыбников Евгений Константинович, к.т.н. Маряхин, к.т.н. Синицын Григорий Александрович), теоретически обоснована и экспериментально подтверждена роль торсионной жесткости тяговой передачи в формировании динамического момента в широко распространенных приводах второго класса. Эти исследования явились основой для появления направления на применение высокоэластичных тяговых муфт в приводах второго класса в условиях эксплуатации на путях с повышенным уровнем вертикальных неровностей, что характерно для путей РЖД со смешанным (грузовым и пассажирским) движением..

Исследования по кинематике шарнирно-поводковых тяговых муфт, и динамике оснащенных ими приводов третьего класса, выполненные совместно с профессором Х.Г. Усмановым, создали научную основу проектирования динамически совершенных приводов.

Под руководством проф. Бирюкова И.В. учеными его научной школы разрабатывались и реализовывались совместно с конструкторскими бюро (ПКБВ МАГИСТРАЛЬ РОСВАГОНМАШа, ПКТБ по локомотивам МПС), отраслевыми институтами (ВНИКТИ, ВНИИЖТ), заводами локомотиво- и вагоностроения (Демиховский машиностроительный завод, Коломенский локомотивостроительный завод), и передовыми зарубежными фирмами ТИМКЕН (США, Франция , Англия), Контитех (Германия), ВУЛКАН (Германия) проекты моторных и немоторных тележек нового поколения , ориентированных на высокую надежность и низкую стоимостью жизненного цикла.

Коллективом разработана теоретическая основа и конструкция перспективной тележки электропоезда на резино-металлических рессорах с встроенной беспоршневой ситемой демпфирования (гидрофедеры). Новое рессорное подвешивание с гидрофедерами, созданное совместно со специалистами фирмы Контитех (Германия) в порядке модернизации применено на опытном моторном вагоне электропоезда серии ЭР2. Необслуживаемая интегрированная система демпфирования позволяет существенно улучшить плавность хода вагона, снизить поперечные и вертикальные динамические нагрузки на раму тележки, уменьшить структурные шумы, а также сократить эксплуатационные расходы на содержание ходовых частей.

Проф. И.В.Бирюковым обоснована целесообразность перевода отечественного подвижного состава на двойные герметизированные конические буксовые подшипники нового поколения (кассетные подшипники). Под его научным руководством силами НТЦ СПС при МИИТе, совместно со специалистами фирмы ТИМКЕН и во взаимодействии с Департаментом локомотивного хозяйства МПС РФ, Демиховским машиностроительным заводом и Московской ж.д. разработаны и внедряются новые высоконадежные необслуживаемые подшипники, взаимозаменяемые с существующими цилиндрическими. Опыт эксплуатации партии таких буксовых узлов на электропоездах подтвердил увеличение безремонтного пробега в 40раз, снижение расхода буксовой смазки в 30 раз и трудозатрат- в 20 раз . Обеспечивается безремонтный пробег между двумя заводскими ремонтами. Опыт, накопленный в период с 1997 г, на партии 5000 экземпляров на электропоездах ЭР2, ЭР2т,ЭД4,ЭД4м и др. позволяет вести дальнейшее совершенствование подшипника, как универсального для электропоездов, пассажирских и грузовых вагонов, а также решает вопрос надежности буксового узла в условиях работы на линиях скоростного пассажирского полигона Москва-Брест, Москва-Сочи, Москва-Санкт-Петербург и на маршрутах скоростных транссибирских контейнерных поездов для транспортных коридоров Финляндия- Южная Корея, Чехия - Южная Корея.

Им обосновано положение о том, что увеличение скоростей движения и повышение нагрузки на ось грузовых вагонов в условиях состояния и конструкции отечественного пути неприемлемо при существующей конструкции типовых вагонных тележек, не имеющих буксовой ступени рессорного подвешивания и гибкой поперечной связи между кузовом и тележкой. Предложена концепция «дружественной по отношению к пути» (ДП) тележки грузового вагона, которая получила развитие в конструкции тележек ДП-1, ДП-3. Их отличает наличие снижающего вертикальное воздействие на путь первичного подвешивания, улучшающая распределение поколесных нагрузок гибкая на кручение поперечная балка и обеспечивающие упругую поперечную связь с тележкой опоры кузова. Технологичность изготовления рамы повышена за счет применения открытых профилей, минимизация сварных соединений и соединения боковин с поперечной балкой высокопрочным соединением на хук - болтах. Эта перспективная концепция принята для реализации Вагоностроительной компанией Мордовии .

Под руководством проф. Рыбникова Евгения Константиновича разработана методика компьютерного моделирования вибраций рам моторных тележек подвижного состава совместно с системой тягового привода, как системы с распределенными параметрами. Эта методика применена при создании вибропассивных редукторов электропоездов ЭР2, ЭД4м, при выявлении причин выходов из строя элементов тягового привода пассажирского электровоза ЭП10 ( компьютерная модель с 1 млн степеней свободы) и др.

Проф. Бирюков Иван Вячеславович работал проректором по научной работе МИИТа, ВЗИИТа, Конакрийского политехнического института, советником декана Электромеханического факультета Высшей национальной инженерной школы Туниса.

Основные сведения о школе приведены в приложении.

Приложение.