Ви є тут

Обгрунтування норм утримання колії в перехідних кривих по неспівпадінню відводів кривизни та підвищення

Автор: 
Халіпова Наталія Володимирівна
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2002
Артикул:
0402U003299
129 грн
Додати в кошик

Вміст

ГЛАВА 2
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА И ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ
ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО УЧАСТКАМ ПУТИ
ПРОИЗВОЛЬНОЙ КРИВИЗНЫ
Для теоретических исследований разработана математическая модель взаимодействия пассажирского вагона и железнодорожного пути, происходящего при движении экипажа по участкам пути произвольной кривизны. Модель создана на основе модели колебаний пассажирского вагона при движении по прямолинейным участкам пути, разработанной в ДИИТе под руководством проф. В.Д.Дановича [1]. В нее внесены дополнения, позволяющие изучать нестационарные процессы при взаимодействии экипажа и пути в переходных кривых, учитывать несовпадения отводов кривизны и возвышения наружного рельса. Модель позволяет учитывать упругость и демпфирование пути в горизонтальном и вертикальном направлении, а также неровности пути.
Составлен программный комплекс для осуществления практических расчетов и анализа возможных перемещений всех элементов вагона, сил взаимодействия тел экипажа между собой и с железнодорожным путем, показателей динамических качеств экипажа, безопасности движения и комфортабельности езды.

2.1. Пространственные колебания вагона при движении по прямой
Используемые ниже геометрические и инерционные параметры вагона и пути, а также их обозначения приведены в табл.А.1 приложения А.
2.1.1. Выбор расчетной схемы и обобщенных координат. Расчетная схема пассажирского вагона разработана на основе расчетной схемы, предложенной в работах [1, 33] и представляет собой систему из 9 твердых тел (кузов, 2 надрессорные балки, 2 рамы тележки, 4 колесные пары). Расчетная схема приведена на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Расчетная схема пассажирского вагона.
Примем следующие обозначения: без индекса будем обозначать перемещения кузова, индексом i (i=1,2-номер тележки) - рамы тележки, нi - надрессорных балок, индексом im (m=1, 2 - номер колесной пары в тележке) - колесных пар, pimk (k=1 - левая по ходу движения, k=2 - правая сторона вагона) - рельсов в точках контакта с колесами. В расчетной схеме приняты во внимание приведенные массы пути в точках контакта колес с рельсами, которые перемещаются в двух направлениях - поперек оси пути и по вертикали. Обозначение перемещений тел системы приведены в табл.2.1. Общее число перемещений равно 96+28=70.
Рассмотрим связи наложенные на систему:
-между кузовом и надрессорными балками возможны взаимные перемещения в горизонтальном продольном и поперечном направлении и при вилянии, т.е. подпрыгивание, боковая и продольная качка надрессорных балок определяются соответствующими перемещениями кузова:
, , ;(2.1) поворот колесных пар выражается через перемещения вдоль оси ох

;(2.2)
колеса движутся без отрыва от рельсов

,(2.3)
где - изменение радиуса круга катания колеса при боковом относе колесной пары;
- ординаты вертикальной неровности пути.
Таким образом, введено 18 уравнений связи. Следовательно, система имеет 70?18 = 52 степени свободы.
Таблица 2.1
Перемещения в системе "экипаж - путь"
ПеремещенияТела системыЛинейные вдоль осейУгловые
относительно осейКузовНадрессорная балкаРамы тележекКолесные парыРельсы в точке контакта----
В модели приняты следующие обобщенные координаты: , , , , - перемещения кузова; (n=6,7), (n=8,9), (n=10,11), (n=12,13), (n=14,15) - перемещения рам тележек; (n=16...19), (n=20...23), (n=24...27), (n=28...31) - перемещения колесных пар; (n=32,33), (n=34,35) - перемещения надрессорных балок; (n=36...43)- горизонтальные отжатия рельсов в точках контакта с колесами; (n=44,45), (n=46,47), (n=48...51), - подергивание тел системы.
При определении инерционных параметров в табл. А.1 учтено, что:

,
,
,

где m - соответственно массы: к - кузова вагона, нб - надрессорной балки, рт - рамы тележки, кп - колесной пары, тел - тележки, ваг - вагона;
- осевая нагрузка.
Статические давления (P) и статические прогибы (f) в центральной и буксовой ступенях соответственно равны:

, ,

2.1.2. Взаимные перемещения тел системы и возникающие силы. Введем следующие обозначения: h, b, l - геометрические параметры вагона (соответственно в вертикальном, горизонтальном поперечном и продольном направлении); k, ? - коэффициенты жесткости и демпфирования элементов вагона; ?, S - перемещения и соответствующие им силы между элементами системы.
Взаимные перемещения между кузовом и надрессорной балкой:
в зоне шкворня в продольном и горизонтальном поперечном направлении:

,
;(2.4)
между скользунами в продольном и горизонтальном поперечном направлении:

.(2.5)
Соответствующие силы определяются по формулам:

.(2.6)
Взаимные перемещения между надрессорной балкой и рамой тележки по всем направлениям (деформации рессорных комплектов):

(2.7)
Соответствующие упругие силы равны:

.(2.8)
Взаимные перемещения между надрессорной балкой и рамой тележки в зоне установки гасителей колебаний:

.(2.9)
Соответствующие силы в гидроамортизаторах будут выглядеть следующим образом:

.(2.10)
где , ,
- угол наклона гидроамортизаторов к горизонтали, равный .
Запишем взаимные перемещения и силы, возникающие в поводках центральной ступени подвешивания:

.(2.11)
Соответствующие силы равны:

.(2.12)
Ввиду наличия ограничений хода надрессорной балки относительно рамы тележки в горизонтальном продольном и поперечном направлении в центральном подвешивании после выбора соответствующих зазоров , возникают силы в которых учтена жесткость и диссипация энергии в самой конструкции. Эти силы возникают при перемещениях надрессорной балки относительно рамы тележки