Взаимосвязь горизонтальных колебаний локомотивов и крутильных колебаний в их тяговых передачах

• Автор: Васильев, Андрей Павлович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 215 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВЬШОЛНЕННЫХ РАБОТ И ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ

И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ работ в области горизонтальных колебаний

1.2. Анализ работ по исследованию движения в кривой

1.3. Анализ работ в области крутильных колебаний в тяговой

передаче и реализации сил сцепления колеса с рельсом

1.4. Постановка цели и задач диссертационной работы

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ РЕЛЬСОВОГО ЭКИПАЖА И

ПРОЦЕССОВ РЕАЛИЗАЦИИ ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА

2.1 Постановка задачи. Кинематическая схема модели
горизонтальных колебаний четырехосной секции электровоза
2.2. Математическая модель четырехосной секции электровоза с
приводом I класса
2.2.1. Математическая модель горизонтальных колебаний колесных пар
2.2.2. Математическая модель горизонтальных колебаний тележек и кузова электровоза
2.2.3. Математическая модель крутильных колебаний в тяговой передаче
2.2.4. Учет взаимного влияния крутильных колебаний в тяговой передаче и горизонтальных колебаний четырехосной секции электровоза
2.2.5. Особенности описания движения в кривой
2.3. Методика исследования свободных и вынужденных
горизонтальных колебаний, совместных горизонтальных и
крутильных колебаний.
2.3.1. Методика численного интегрирования дифференциальных уравнений.
2.3.2. Методика исследования свободных колебаний.
2.3.3. Методика задания возмущения.
2.3.4. Методика оценки результатов исследования вынужденных случайных колебаний
2.4. Выводы по главе 2 .
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ.
3.1. Исследование свободных колебаний и устойчивости движения
3.1.1. Результаты исследования свободных колебаний.
3.1.2. Результаты исследования устойчивости движения
3.2. Исследование движения в кривой.
3.3. Исследование вынужденных случайных колебаний.
3.4. Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КРУТИЛЬНЫХ
КОЛЕБАНИЙ.
4.1. Крутильные колебания при наезде на масляное пятно
одним колесом колесной пары
4.2. Крутильные колебания при превышении силой тяги
силы сцепления.
4.3. Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СОВМЕСТНЫХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЭКИПАЖА И
КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ТЯГОВОЙ ПЕРЕДАЧЕ.
5.1. Исследование свободных колебаний при движении по
прямому участку пути.
5.2. Исследование вынужденных колебаний.
5.3. Исследование движения в кривой.
5.4. Рекомендации по изменению параметров рессорного
подвешивания.
5.5. Выводы по главе 5
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


С кинематической точки зрения это явление рассматривают как проскальзывание, но, учитывая причину его возникновения, такое проскальзывание называют упругим, или крипом. Касательные силы по площадке контакта, действующие на колесо, имеют проекцию на горизонтальную ось пути, направленную в сторону движения. Равнодействующую этих внешних сил называют силой крипа (в теории тяги поездов -силой сцепления). Задачей контакта колеса и рельса занимались русские ученые Д. К. Чернов, Д. И. Журавский, П. И. Собко, А. В. Гадонин, В. Л. Кирпичев, И. А. Бело-любекий и другие. Значительный вклад в решение задачи контактной механики внес в - гг. H. М. Беляев. Исследованию процессов контактного взаимодействия колеса и рельса посвящен ряд работ отечественных [4, , , , , , , , , , 9] и зарубежных [4-4, 6-0] специалистов. Проведенные за рубежом исследования в области контакта колеса и рельса и современное представление ученых по этому вопросу были даны в обозрении, выполненном Дж. Калкером [3]. В г. Ф. Картер [6] показал, что в реальных условиях чистое качение не может сохраняться, ввиду проскальзывания колес по рельсу. Впервые теория контакта вращающихся тел была дана Ф. Картером [4] в году. Г. Фромм [8] в г. Исходя из предположения, что проскальзывание колеса относительно рельса происходит за счет упругих деформаций материалов контактируемых тел, были введены понятия поступательного проскальзывания - крипа (Ф. Картер [4]) и вращательного проскальзывания - спина (Дж. Калкер [2]). При малых значениях скольжения и поворота между этими величинами и силами существует практически линейная зависимость [4, 2]. Fкy силы крш 1а пропорциональны огно-сительным скоростям скольжения сх = —- и ? Линейная теория Дж. Калкера предполагает, что реакции колеса в пятне контакта с рельсом эквивалентны продольной, поперечной и нормальной силам, а таюке моменту верчения (спину), вектор которого нормален плоскости контакта. Первое слагаемое в выражении (1. Н-м. В (1. А. Л. Голубенко [] сопоставил с экспериментальными результаты расчета сил крипа по методикам Ф. Картера и Дж. Калкера, проведенные для случая движения одной и той же колесной пары. Расхождение в результатах расчета составляет около %. Более близкое приближение к экспериментальным данным получено при расчете силы крипа по методике Дж. Калкера. Недостатки методики Дж. Для устранения данного противоречия, выражающегося в количественном различии результатов теоретических расчетов и эксперимента, Международный союз железных дорог (МСЖД) установил величину корректирующий поправки - 0, для коэффициента продольного крипа. Как было отмечено, в реальных условиях эксплуатации подвижного состава величины скоростей скольжения колес по рельсам значительно превышают крипы, которые получаются по теории Дж. Калкера. Для уточнения величин сил крипа К. Л. Джонсоном предложен специальный алгоритм [], в соответствии с которым суммарная сила крипа «по Калкеру» проверяется по экспериментальной зависимости этих сил от скольжения. В случае, когда суммарная сила превышает значение, определенное по экспериментальной характеристике, ее заменяют величиной, определяемой по этой характеристике. Однако, вследствие необходимости выполнения большого количества операций на каждом шаге интегрирования, процесс вычисления суммарной силы крипа по данному алгоритму занимает много времени. Поэтому в настоящей работе силы крипа определяются непосредственно по экспериментальной зависимости коэффициентов сцепления от относительной скорости скольжения колес и скорости движения локомотива. При этом не учитывается спин и момент крипа от спина вследствие их малости по сравнению с величиной поперечной силы крипа и момента от продольных сил крипа. Сравнение результатов расчета сил крипа отмеченными выше способами показало их удовлетворительную сходимость. Известно, что основным возмущающим фактором, приводящим к появлению вынужденных горизонтальных колебаний, является наличие геометрических неровностей на поверхности катания колеса и рельса в эксплуатации.