Повышение безопасности движения поезда путем совершенствования ходовой части грузового вагона

• Автор: Калинина, Екатерина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Введение

1. Безопасность движения грузовых вагонов. Патентные разработки ходовой части

1.1 Анализ состояния безопасности движения поездов и

объективных факторов, влияющих на нее

1.2 Анализ патентных разработок ходовой части грузового вагона.

1.2.1 Изобретения СССР. Патенты России и стран СНГ.

1.2.2 Зарубежные патенты.

1.3 Тележки четырехосных грузовых вагонов

1.4 Сравнительный анализ грузовых тележек фирмы Барбер и УВЗ

2. Математическое моделирование пространственных колебаний механических систем
2.1 Общая характеристика методов исследования нелинейных механических систем
2.2 Возмущающие факторы, действующие на подвижной состав
2.3 Формирование математической модели колебаний
системы вагон путь.
2.4 Линеаризация нелинейных характеристик механической системы
3. Исследование динамических свойств грузовых вагонов с квазиинвариантным рессорным подвешиванием
3.1 Анализ методов создания эффективных систем виброзащиты
3.2 Анализ систем виброзащиты механических колебательных систем от внешних возмущений.
3.3 Совершенствование рессорного подвешивания тележки
ФУзового вагона.
3.4 Исследование влияния конструкционного трения на динамические свойства механической колебательной системы с предлагаемой схемой виброзащиты.
4. Создание модели рессорного подвешивания тележки фузового вагона
и ее экспериментальные исследования.
з
4.1 Теоретические основы подобия и применение лтеоремы для экспериментального исследования рессорного подвешивания тележки рузового вагона
4.2 Исследование параметров виброзащитных устройств.
4.3 Экспериментальные исследования колебаний подпрыгивания грузового вагона на модели
4.4 Проверка модели на адекватность.
4.5 Оценка устойчивости движения вагона.
5. Расчет экономической эффективности внедрения опытного образца квазиинвариантного рессорного подвешивания
5.1 Основные положения
5.2 Расчет затрат на проектирование опытного образца
5.3 Расчет затрат на изготовление опытного образца квазиинвариантного рессорного подвешивания
5.4 Расчет зарах на испытания опытного образца квазиинвариантного рессорного подвешивания
5.5 Определение социальноэкономической эффективности от внедрения опытного образца квазиинвариантного рессорного
подвешивания
Заключение
Список использованных источников


Анализ данных об эксплуатационных отказах вагонов указывает на необходимость совершенствования динамических качеств экипажей для кардинального решения этой проблемы [3, 4]. Большая часть отказов связана с низкой надежностью ходовых частей, в связи с чем основная часть затрат на эксплуатацию вагонов приходится на ремонт тележек и поддержание их в исправном состоянии [5]. Однако, сохранение существующей конструктивной схемы тележки грузового вагона при повышении осевых нагрузок неизбежно приведет к увеличению динамических воздействий на путь и, как следствие, росту капиталовложений на его усиление. Эксплуатационные свойства подвижного состава зависят не только от вертикальных воздействий, но и от боковых (поперечных) сил, возникающих при прохождении подвижным составом стрелочных переводов, кривых участков пути и при следовании по прямолинейным участкам пути вследствие конического профиля поверхности катания колес. Боковые толчки и удары возникают и в результате извилистого движения колесных пар. Динамическое воздействие со стороны пути приводит к возникновению изгибных колебаний оси колесной пары. Увеличение частоты этих колебаний происходит нелинейно по мере повышения скорости подвижного состава. Максимальное снижение изгибных колебаний достигается повышением частоты ее собственных колебаний и повышением момента инерции, причем последнее ведет к увеличению массы. В условиях повышения скорости движения подвижного состава одной из основных функций тележки является преобразование высоких ускорений, возникающих при взаимодействии колеса и рельса, в более низкие ускорения кузова. Это может быть достигнуто уменьшением жесткости рессорного подвешивания и увеличением массы тележки. Для полной оценки влияния массы тележки необходимо учитывать частоту собственных колебаний основных ее элементов - рам и колесных пар. Повышенная жесткость рессорного подвешивания (в случае подрсссори-вания буксы) приводит к снижению амплитуды колебаний буксы, в результате чего снижаются амплитуды колебаний оси и колесной пары. Но в этом случае не обеспечивается снижение ускорений и частоты колебаний рамы тележки. Значительное снижение ускорений и частоты колебаний рамы тележки достигается при мягком рессорном подвешивании, которое незначительно снижает амплитуду колебаний буксы. Следовательно, снижение амплитуды колебаний букс при одновременном снижении частоты колебаний рамы тележки не может быть обеспечено простым подрессориванием и требует использования обоих видов рессорного подвешивания. Снижение боковых динамических воздействий может быть достигнуто уменьшением боковой жесткости подвешивания путем увеличения отношения высоты пружины к ее диаметру, а снижение амплитуд колебаний при резонансе и динамических воздействиях достигается с помощью фрикционных или гидравлических амортизаторов. В динамической системе рессорной подвески гашение колебаний обеспечивается с помощью фрикционного клина, благодаря которому характеристика рессорного подвешивания является нелинейной и положительно влияет на динамические свойства тележки. Одной из мер совершенствования ходовой части подвижного состава является соблюдение требований к состоянию ее узлов, например, устранение несовершенства колесных пар - эксцентриситетов, выщербин, ползунов и пр. Кроме этого, существует необходимость повышения эффективности вибро-защитных свойств рессорного подвешивания как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях методом поиска рациональных значений параметров жесткости и демпфирования системы упругого подвеса. Неудовлетворительное поведение тележки отмечается в случае роста боковых сил, что проявляется в возникновении колебаний виляния, боковой качке и приводит значительным деформациям кузова в продольном направлении. В этом случае недостаточная-диссипация энергии-в зоне контакта клиновых гасителей и между скользунами-сопровождается разгрузкой рельса, что служит основной причиной, схода вагонов с рельсов. Эффект запинания фрикционных элементов вызывает значительные ударные нагрузки, разрушающие не только конструктивные элементы вагона, но1 и деструктивно влияющий на параметры верхнего строения пути.