Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения
Kaфeдpa “Элeктpичecкaя тяга”
Лабораторная работа № 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ СХОДА ЭКИПАЖА С РЕЛЬСОВ
ИЗ-ЗА БОКОВОГО ОТЖАТИЯ ВНЕШНЕГО РЕЛЬСА
Выполнил студент
Группы ЭТ-502
Рабинюк А.А.
CAHKT-ПETEPБУPГ
2008
Цель работы – определить скорость схода экипажа вызванную боковым отжатием внешнего рельса и влияние на ее величину основных параметров экипажа и пути.
рис.1
Сход экипажа с рельсов вследствие бокового отжатия внешнего (наружного) рельса наступает при Yн ≥ 90 кН.
Из уравнения равновесия горизонтальных сил действующих на направляющее колесо (см. рис.1) следует, что:
В этом уравнении:
- центробежная сила экипажа, отнесённая к одной оси, кН;
- составляющая веса экипажа, вызванная возвышением внешнего рельса и направленная к центру кривой, кН;
- статическое давление колеса на рельс, кН;
- увеличение вертикального давления набегающего колеса от действия результирующей центробежной силы, кН;
f=0.25 – коэффициент трения между бандажом и головкой рельса в точке А их контакта по кругу катания;
Кр – коэффициент разгрузки набегающего колеса от возможных случайных изменений его вертикального давления на рельс (практически Кр=1,0 при движении в кривой).
В этих формулах:
- масса экипажа, т:
,
где M+m – масса экипажа отнесённая к одной оси, т;
n – число осей экипажа;
R – радиус кривой, м;
V – скорость движения экипажа в кривой,;
g =9.81 – ускорение свободного падения, ;
h – возвышение внешнего рельса, м;
2s1.6 – расстояние между кругами катания колёс, м;
- высота центра тяжести экипажа над уровнем головок рельсов, м;
В – жёсткая база экипажа, м.
После подстановки приведённых выражений в уравнение для и некоторых преобразований получаем:
, кН
-при учёте возвышения наружного рельса (h≠0).
В кривых без возвышения наружного рельса (h=0):
, кН
Эти выражения позволяют определить и построить графическую зависимость Yн = f(V) для конкретного экипажа при его движении по кривой заданного радиуса.
Для заданной величины направляющего усилия Yн определяется соответствующая скорость движения V.
По величине Yн = 90 кН определяется скорость при которой создаются условия для недопустимого бокового отжатия внешнего рельса и схода экипажа с рельсов (Vcx).
Получаем:
, м/с
-при наличии возвышения внешнего рельса (h≠0),
, м/с
-при отсутствии возвышения внешнего рельса (h=0).
Программа работы
1. Построить графические зависимости: Yн=f(V), Vcx=f(B), Yн=f(B), Vcx=f(R) при наличии возвышения внешнего рельса (h≠0), и при отсутствии возвышения внешнего рельса (h=0).
2. По заданной величине направляющего усилия Yн определить соответствующую скорость движения Vпри наличии возвышения внешнего рельса (h≠0), и при отсутствии возвышения внешнего рельса (h=0).
3. По величине направляющего усилия Yн=90 кН определить скорость схода Vcxэкипажа с рельсов при наличии возвышения внешнего рельса (h≠0), и при отсутствии возвышения внешнего рельса (h=0).
рис.2 Зависимость Yn=f(V)
Рис.3 Зависимость Vcx=f(B)
Рис.4 Зависимость Yn=f(B)
Рис.5 Зависимость Vcx=f(R)
Программа
M=22,5; - Подрессоренная масса экипажа, отнесенная к одной оси
MK=3; - Неподрессоренная масса экипажа, отнесенная к одной оси
Vmax=110; - Максимальная скорость движения
Vmax=Vmax/3.6;
n=4; - Число осей экипажа
me=n*(M+MK); - Масса экипажа
R=200; - Радиус кривой
hv=0.1; - Возвышение внешнего рельса
hc=1.4;-Высота центра тяжести экипажа над уровнем головок рельсов
Kp=0.9; - Коэффициент разгрузки
f=0.25; - Коэффициент трения
B=2.8; - Жёсткая база экипажа
B0=B;
S=0.79; - ½ расстояния между кругами катания колёс
g=9.81; - Ускорение свободного падения
cosalfa=B/sqrt(B^2+4*S^2);
Y=0;
Yv=0;
V=0;
for I=1:19,
Y(I)=me/(2*R)*((1+Kp*hc/(2*S)*f*cosalfa)*(V/3.6)^2+R*g/n*Kp*f*cosalfa);
Yv(I)=me/(2*R)*((1+Kp*hc/(2*S)*f*cosalfa)*(V/3.6)^2+...
R*g/n*(Kp*f*(1-hv*hc/(2*S^2))*cosalfa-hv/S));
V=V+5;
end;
V=0:10:180;
subplot(2,2,1),plot(V,Y,V,Yv,'r');grid
xlabel('V,km/h')
ylabel('Yn,kH')
title('Yn=f(V)')
V=0;
Vv=0;
clc
Y=0;
Yv=0;
B=2.6;
cosalfa=0.852;
for I=1:9,
V(I)=3.6*sqrt(2*R*(90/me-g/(2*n)*Kp*f*cosalfa)/(1+Kp*f*hc/(2*S)*cosalfa));
Vv(I)=3.6*sqrt(2*R*(90/me-g/(2*n)*(Kp*f*(1-hv*hc/(2*S^2))*cosalfa)/...
(1+Kp*f*hc/(2*S)*cosalfa)));
B=B+0.2;
cosalfa=B/sqrt(B^2+4*S^2);
end;
B=2.6:0.2:4.2;
subplot(2,2,2),plot(B,V,B,Vv,'r');grid
xlabel('B,M')
ylabel('V,km/h')
title('V=f(B)')
V=0;
Vv=0;clc
Y=0;
Yv=0;
B=2.6;
cosalfa=0.852;
for I=1:9,
Y(I)=me/(2*R)*((1+Kp*hc/(2*S)*f*cosalfa)*Vmax^2+R*g/n*Kp*f*cosalfa);
Yv(I)=me/(2*R)*((1+Kp*hc/(2*S)*f*cosalfa)*Vmax^2+...
R*g/n*(Kp*f*(1-hv*hc/(2*S^2))*cosalfa-hv/S));
B=B+0.2;
cosalfa=B/sqrt(B^2+4*S^2);
end;
B=2.6:0.2:4.2;
subplot(2,2,3),plot(B,Y,B,Yv,'r');grid
xlabel('B,M')
ylabel('Yn,kH')
title('Yn=f(B)')
B=B0;
cosalfa=B/sqrt(B^2+4*S^2);
Yn=me/(2*R)*((1+Kp*hc/(2*S)*f*cosalfa)*Vmax^2+R*g/n*Kp*f*cosalfa);
Ynv=me/(2*R)*((1+Kp*hc/(2*S)*f*cosalfa)*Vmax^2+...
R*g/n*(Kp*f*(1-hv*hc/(2*S^2))*cosalfa-hv/S));
V=3.6*sqrt(2*R*(Yn/me-g/(2*n)*Kp*f*cosalfa)/(1+Kp*f*hc/(2*S)*cosalfa));
Vv=3.6*sqrt(2*R*(Ynv/me-g/(2*n)*(Kp*f*(1-hv*hc/(2*S^2))*cosalfa)/...
(1+Kp*f*hc/(2*S)*cosalfa)));
Vcx=3.6*sqrt(2*R*(90/me-g/(2*n)*Kp*f*cosalfa)/(1+Kp*f*hc/(2*S)*cosalfa));
Vcxv=3.6*sqrt(2*R*(90/me-g/(2*n)*(Kp*f*(1-hv*hc/(2*S^2))*cosalfa)/...
(1+Kp*f*hc/(2*S)*cosalfa)));
Yn = 297.9667
Ynv = 279.7494
V = 110
Vv = 116.4469
Vcx = 53.9813
Vcxv = 61.0186
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.