Совершенствование механических расчетов контактных подвесок на основе статических конечноэлементных моделей

Совершенствование механических расчетов контактных подвесок на основе статических конечноэлементных моделей

Автор: Кудряшов, Евгений Владимирович

Шифр специальности: 05.22.07

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2010

Место защиты: Санкт-Петербург

Количество страниц: 187 с. ил.

Артикул: 4893747

Автор: Кудряшов, Евгений Владимирович

Стоимость: 250 руб.

Совершенствование механических расчетов контактных подвесок на основе статических конечноэлементных моделей  Совершенствование механических расчетов контактных подвесок на основе статических конечноэлементных моделей 

ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ МЕХАНИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК.
1.1 Требования, предъявляемые к современным системам токосъема магистральных железных дорог.
1.2 Обзор современных конструкций контактных подвесок
1.3 Классификация механических расчетов контактных подвесок
1.4 Классификация методов механических расчетов контактных подвесок.
1.5 Классические методы механических расчетов
1.5.1 Статические расчеты контактных подвесок в исходном состоянии
1.5.2 Статические расчеты контактных подвесок при изменении внешних воздействий
1.5.3 Динамические расчеты.
1.6 Механические расчеты контактных подвесок на основе моделей с распределенными параметрами
1.6.1 Модели с бесконечным числом степеней свободы.
1.6.2 Конечномерные модели, состоящие из совокупности материальных точек или твердых тел.
1.6.3 Конечномерные модели на основе классического метода конечных элементов.
1.7 Оценка применимости существующих методов для расчетов скоростных контактных подвесок.
1.8 Цель работы, задачи и методы исследования
1.9 Выводы по первому разделу
2 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ СТАТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК
2.1 Постановка задачи и общая последовательность статического расчета контактной подвески МКЭ.
2.2 Идеализация контактной подвески. Разбиение на конечные элементы
2.3 Математические модели основных компонентов контактной подвески. Матрицы жесткости элементов.
2.3.1 Несущий трос, контактный провод, рессорный трос, тросы средней анкеровки.
2.3.2 Струны контактной подвески
2.3.3 Компоненты поддерживающих и фиксирующих конструкций.
2.4 Преобразование координат.
2.4.1 Матрица преобразования координат для двухмерных элементов.
2.4.2 Матрица преобразования координат для пространственных элементов.
2.5 Формирование глобальной матрицы жесткости системы
2.6 Формирование вектора внешних узловых усилий
2.7 Учет граничных условий закрепления.Г.
2.8 Решение основной системы уравнений. Определение искомых перемещений и натяжений
2.8.1 Линейная постановка задачи
2.8.2 Нелинейная постановка задачи
2.8.3 Выбор метода решения нелинейной задачи
2.8.4 Учет разгрузки струн контактной подвески
2.9 Выводы по второму разделу
3 КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНЫЕ МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ
МЕХАНИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК
3.1 Конструкции и параметры моделируемых контактных подвесок
3.2 Двухмерная линейная модель.
3.2.1 Задание начальной геометрии подвески в
недеформированном состоянии. Разбиение на конечные элементы.
3.2.2 Математические модели компонентов контактной подвески. Матрицы жесткости элементов
3.2.3 Преобразования координат
3.2.4 Формирование глобальной матрицы жесткости системы
3.2.5 Формирование вектора узловых усилий.
3.2.6 Учет граничных условий закрепления
3.2.7 Нахождение перемещений и координат узлов в нагруженном состоянии
3.3 Пространственная нелинейная модель.
3.3.1 Системы координат.
3.3.2 Компоненты пространственной модели контактной подвески.
3.3.3 Нумерация узлов и элементов. Сборка глобальной
матрицы жесткости.
3.3.4 Особенности решения основной задачи статики
для пространственной нелинейной модели
3.4 Алгоритмы механических расчетов контактных подвесок на
основе разработанных конечноэлементных моделей
3.4.1 Расчет статического положения и натяжений проводов контактной подвески в исходном состоянии.
3.4.2 Расчет длин струн
3.4.3 Расчет эластичности и квазистатической траектории точки контакта.
3.4.4 Расчеты параметров контактной подвески при изменении внешних воздействий
3.5 Особенности программной реализации конечноэлементных
моделей
3.6 Оценка адекватности моделей.
3.7 Выводы по третьему разделу
4 ИССЛЕДОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ СТАТИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК СКОРОСТНЫХ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК
4.1 Чувствительность к изменению конструктивных параметров и
выбор их рациональных значений.
4.1.1 Натяжение несущего троса и контактного провода
4.1.2 Длина пролета.
4.1.3 Конструктивная высота подвески
4.1.4 Натяжение рессорных тросов
4.1.5 Длина рессорного троса
4.1.6 Расстановка струн.1.
4.1.7 Установочные параметры фиксаторов.
4.1.8 Зигзаг контактного провода
4.1.9 Стрела провеса контактного провода
4.1.Вариант контактной подвески КС0 с улучшенными
статическими характеристиками
4.2 Чувствительность к точности установки монтажных параметров.
4.2.1 Постановка задачи для определения чувствительности показателей регулировки к точности установки монтажных параметров.
4.2.2 Влияние точности установки зигзагов контактного
провода
4.2.3 Влияние точности задания натяжения рессорных тросов.
4.2.4 Влияние точности задания натяжения несущего троса.
4.2.5 Влияние точности установки параметров фиксаторов Н.
4.2.6 Допуски на установку монтажных параметров.
4.2.7 Рекомендации по совершенствованию технологии высокоточной регулировки контактной подвески.
4.2.8 Уменьшение чувствительности параметров регулировки к точности установки монтажных параметров за счет внесения изменений в конструкцию контактной подвески
4.3 Чувствительность к внешним воздействиям
4.3.1 Поперечный ветер.
4.3.2 Образование гололеда
4.3.3 Изменение температуры.
4.3.4 Износ контактного провода.
4.3.5 Чувствительность параметров эластичности контактной подвески к изменению контактного нажатия.
4.4 Выводы по четвертому разделу.
5 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
КОНЕЧНОЭЛЕМЕЫТНЫХ МОДЕЛЕЙ В ЖИЗНЕННОМ ЦИКЛЕ КОНТАКТНОЙ СЕТИ
5.1 Концепция управления жизненным циклом контактной сети
5.2 Применение конечноэлементных моделей на различных стадиях жизненного цикла контактной сети
5.2.1 Стадии разработки новых технических решений и технологий
5.2.2 Стадии серийной реализации
5.2.3 Стадия эксплуатации.
5.3 Применение моделей для обучения и повышения квалификации персонала.
5.4 Направления дальнейшего совершенствования разработанных моделей.
5.5 Выводы по пятому разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Расчет растяжимого свободно подвешенного
провода методом конечных элементов.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Сравнение результатов расчетов эластичности с экспериментальными данными, полученными в ходе испытаний контактной сети для скоростей движения кмч на участке КалашниковоЛихославль в гг.
ВВЕДЕНИЕ


По результатам обработки данных измерений для контактного нажатия должны вычисляться статистические показатели гистограмма статистического распределения, среднее значение Рт, максимальное и минимальные значения Р,x и Ртп, стандартное отклонение ст. Основные требования, которым должны удовлетворять динамические показатели качества токосъема в соответствии с 5, приведены в табл. Таблица 1. Максимально допустимое отжатие контактного провода под фиксатором, мм 0 0
0 0 0 0 0 V,
Рис. В 5, приведены целевые показатели для среднего значения контактного нажатия. Для систем постоянного тока Лп 9,Г2 даН, для переменного тока Рт 9, V2 7 даН, где V скорость движения ЭПС в кмч рис. Для достижения необходимых показателей качества токосъема международными нормами предъявляются специальные требования к характеристикам токоприемников и контактной подвески как отдельных систем, и кроме того, дополнительно требуется подтверждение их совместимости посредством испытаний или имитационного моделирования. В табл. Помимо требований по эластичности международные нормы регламентируют параметры регулировки подвески, вводя жесткие ограничения на максимальную разницу высот подвешивания контактного провода на соседних опорах. Это связано с тем, что от качества регулировки в значительной степени зависят показатели качества токосъема. Таблица 1. Максимальная эластичность в . Требования к конструктивным, электротехническим, динамическим и другим параметрам контактных подвесок приведены в 5, 6, , . Необходимые характеристики контактных подвесок должны обеспечиваться в расчетном диапазоне температур с учетом нагрева проводов токами нагрузки и солнечной радиацией. Для участков скоростного движения СанктПетербургМосква и СанктПетербургБусловская расчетный диапазон температур составляет . Обзор современных конструкций контактных. В последние годы в России были созданы новые конструкции контактных сетей КС0, КС0 и КС0 для скоростей движения 0, 0 и 0 кмч соответственно . Технические решения типовые проекты разработаны компанией Универсал контактные сети при непосредственном участии автора . Контактная сеть КС0 разработана, в гг. России. Первый вариант контактной сети КС0 был разработан в гг. СанктПетербургМосква для скоростей движения 0 кмч . Наряду с оправдавшими себя техническими решениями, в процессе эксплуатации КС0 было выявлено значительное число недостатков. В году ОАО РЖД было принято решение о создании новых конструкций контактной сети для скоростей кмч с учетом опыта эксплуатации КС0 разработки гг. Испытания новых конструкций проведены на участке КалашниковоЛихославль Октябрьской железной дороги в гг. По результатам испытаний выпущены технические решения для серийного применения. В настоящее время контактные сети КС0К и КС0 , применяются при модернизации линий СанктПетербургМосква и СанктПетербургБусловская. Контактная сеть КС0К предназначена для реализации скоростей 0 кмч в условиях полной реконструкции, контактная сеть КС0 для адаптации существующей контактной сети КС0 к скоростям движения до 0 кмч. На рис. КС0. КС0. Рис. КС0 постоянный ток, 0 кмч, адаптация существующей контактной сети КС0 х гг. Отказ от сложных конструкций двойных, тройных, вантовых, рычажных и т. Европейский опыт высокоскоростного движения показал, что задачам реализации эксплуатационных скоростей до 0 кмч полностью удовлетворяют одинарные цепные компенсированные контактные подвески. ЛС1 2 лаН. Китай
II0 даН ВгП 0 лаГ
АС0 даЩ. I 1. БСАТ Н 1. Рис. У специалистов разных стран нет единого мнения о необходимости применения рессорного троса в конструкциях скоростных контактных подвесок. Во Франции и Италии отдают предпочтение нерессорным подвескам, более простым в монтаже и эксплуатации. В Германии, Испании и других странах применяют рессорные подвески, обладающие лучшими характеристиками эластичности. В Германии новые технические решения подвески серии БСАТ обеспечивают снижение стоимости контактной сети за счет увеличения длин пролетов по сравнению с предшествующими разработками подвесками серии Яе. При этом1 разработчики стараются максимально оптимизировать схему подвески и ужесточают требования к качеству регулировки .

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.197, запросов: 238