Изучение влияния характеристик жесткости связей колесной пары с конструкцией тележки. Изучение вынужденных колебаний 8-осного вагона с вязким трением в подвешивании

ВВЕДЕНИЕ

Динамика вагона — это физический процесс возникновения сил (упругих, трения и инерционных), перемещений составных элементов вагона вследствие взаимодействия его ходовых частей и рельсового пути, а также локомотивов и вагонов в движущемся поезде. Раздел науки, занимающийся изучением этих процессов, также носит назва­ние динамики вагона.

Безопасность следования поездов, бесперебойность и рентабель­ность работы железнодорожного транспорта существенно зависят от конструкции и состояния пути и подвижного состава.

Железнодорожный путь и подвижной состав, в частности вагон, представляют единую механическую систему, в которой они взаимо­действуют, находясь в зависимости друг от друга. Назначение пути и ходовых частей — направлять движение подвижного состава, обес­печивать для него непрерывную устойчивую опору с минимальным сопротивлением движению.

В реальных условиях рельсы и колеса имеют неровности на поверх­ностях катания, а также некоторые другие технические особенности (кривизна пути, коничность поверхностей катания колес и др.), в ре­зультате чего в элементах пути и подвижного состава возникают раз­личные колебания, а между ними — динамические силы взаимодейст­вия. Энергия локомотива затрачивается не только на поступательное полезное перемещение вагонов, но и на преодоление сил трения, воз­буждение колебаний, вызывающих процесс износа и разрушения ваго­нов и пути. Снижение сил динамического взаимодействия может быть достигнуто совершенствованием конструкций пути и ходовых частей, а также улучшением технического содержания их в эксплуатации.

Основная задача исследования динамических процессов в системе «вагон—путь» заключается в том, чтобы определить оптимальные зна­чения параметров этой системы (например, геометрических размеров, величины масс, жесткостей и т. п.), при которых сводятся к минимуму вредные колебания и динамические силы в конструкциях подвижного состава и пути. Этому должны предшествовать решения задач по исследованию коле­бательных процессов вагона и его отдельных частей, установление кри­териев для оценки плавности его хода, устойчивости против схода с рельсов, опрокидывания и выжимания из состава поезда, анализ способов подавления извилистого движения вагонов и вибраций их элементов, возникающих вследствие взаимодействия ходовых частей вагона и пути, а также вагонов между собой и с локомотивами в соста­ве поезда.

Задание на курсовую работу по дисциплине "Динамика вагонов"

Вариант 3

(Исходные данные даются преподавателем. Таблица 1)

Раздел 1.

 Оценить достаточность сил трения в подвешивании вагона при различной загрузке кузова, приняв, согласно "Нормы расчета и ...", за основу условие, что величина коэффициента относительного демпфирования не должна выходить из интервала D_X=0,15...0,35 . Дать количественную оценку  влияния величины загрузки на изменение частоты свободных колебаний вагона как динамической системы.

Содержание раздела :

1.  Анализ математического представления поставленных задач.

2.  Анализ влияния изменения массы кузова вагона на величину коэффициента относительного демпфирования и частоту свободных колебаний вагона, как динамической системы, на компьютере.

3.  Формулирование выводов, их графическая иллюстрация.

4.  Оформление раздела пояснительной записки..

 Расчетная схема вагона и математическое представление задач

-определение параметра как доли от его критического значения при расчетной величине массы кузова;

-определение критического значения параметра при фактической величине массы кузова;

Рис.1.  Расчетная схема вагона

- реальное значение коэффициента относительного демпфирования при фактической массе кузова;

- величина параметра как нормируемой доли от его критического значения при расчетной массе кузова;

- то же как реальной доли от его критического значения при фактической величине массы кузова.

-зависимость частоты свободных колебаний вагона от коэффициента относительного демпфирования.

Информация, ориентирующая при работе на компьютере

1. Имя файла входа в Matsys - Matsys bat.

2.  Имя первого рабочего файла - primer.m

3.  Имя второго рабочего файла - primer2.m.

Исходные данные

Таблица 1       Величина массы кузова при различной загрузке вагона

Тип вагона	Масса кузова тара , т	Масса кузова 0,5 загрузки , т	Масса кузова брутто, т
Полувагон	13,3	51,8	77,0
Крытый	13,1	52,8	78,1
Платформа	13,6	53,4	79,6
4-х осная цистерна	14,63	53,7	78,13
8-и осная цистерна	27,0	89,5	152,0
8-и осный полувагон	19,3	91,45	144,3

Коэффициент жесткости подвешивания 4-х осного вагона  (четыре комплекта)  C=157*10² кН/м.

Коэффициент жесткости подвешивания 8-и осного вагона  (восемь комплектов)  C=2*157*10² кН/м.

Пояснения

На графиках файла  primer.m представлены процессы затухания колебаний соответствующие различной величине коэффициента относительного демпфирования D (D=0.05, D=0.11, D=0.17, D=0.023) и значение коэффициента относительного демпфирования при фактической величине массы кузова и параметре , соответствующем её расчетной величине.

Нажатие клавиши «Enter» приводит к построению следующего затухающего процесса соответствующего значению D, увеличенному на шаг его изменения.

При условии DD_X затухающий процесс на графике соответствует фактической загрузке вагона при значении параметра гасителя колебаний определенного по расчетной массе кузова, .

Влияние величины загрузки на изменение частоты свободных колебаний вагона как динамической системы оценить по графику зависимости этой частоты от D  ( см. графический экран файла primer2.m).

Раздел 2.

Изучить влияние характеристик жесткости связей колесной пары с конструкцией тележки и скорости на свойство устойчивости её невозмущенного движения.

Использовать расчетную схему рис.2.

Содержание работы :

1. Познакомиться с разделом ‘‘Понятия. Определения. Критерии.’’

2. Изучить раздел ‘‘Расчетная схема. Уравнения движения.’’

3.  Работая на компьютере, изучить влияние характеристик жесткости связей колесной пары с конструкцией тележки и скорости на свойство устойчивости её невозмущенного движения используя раздел ‘‘Информация, ориентирующая при работе на компьютере.’’

4.  Формулирование выводов, их графическая иллюстрация.

5. Оформление раздела пояснительной записки.

Информация, ориентирующая при работе на компьютере

1. Имя первого рабочего файла на диске E - ust4dml.bat

2.  Имя файла исходных данных - ust4.d

3.  Имя файла результатов расчета (- ust4.r

4.  Имя файла входа в Matlab - Matsys.bat

5.  Имя первого рабочего файла в Matlabe - ust4kp.m

6.  Имя второго рабочего файла в Matlabe - ust4kp1.m

Раздел 3.      

Изучение вынужденных колебаний 8-осного вагона  с вязким трением в подвешивании

Выявить влияние условий загрузки кузова и величины сил трения в подвешивании на интенсивность колебательного процесса (амплитуды перемещений и ускорений) пятниковых сечений кузова (контрольные точки) вагона  в диапазоне эксплуатационных и перспективных скоростей движения.

Вагон представить расчетной схемой рис.2