Разработка конструкции и методики расчета фрикционно-полимерных поглощающих аппаратов

• Автор: Белоусов, Алексей Григорьевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

ГЛАВА 1. ПОГЛОЩАЮЩИЕ АППАРАТЫ С

РЕЗИНОМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ И ПОЛИМЕРНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ .

1.1 Конструкции поглощающих аппаратов и принцип их работы.

1.1.1 Фрикционные амортизаторы

1.1.2 Резинометаллические и полимерные амортизаторы.

1.1.3 Комбинированные фрикционнополимерные амортизаторы

1.1.4 1 Конструкции и принцип работы поглощающего аппарата ПМКП0

1.2 Физические и математические расчетные схемы амортизатора удара

1.3 Требования, предъявляемые к поглощающему аппарату ПМКГ10 и полимерным элементам.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПОЛИМЕРНОГО ЭЛЕМЕНТА. РАСЧЕТНОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ
2.1. Выбор материала для упругих элементов.
2.1.1 Общие сведения о ТЭП
2.2 Проектирование подпорного комплекта поглощающего аппарата
2.2.1 Проектирование упругого элемента.
2.2.2 Математическое моделирование сжатия полимерного элемента.
2.3 Экспериментальные исследования полимерных элементов.
2.3.1 Получение элемента
2.3.2 Статические испытания .
2.3.3 Влияние трения. Конструкция пластинпрокладок.
2.3.4 Оценка временных свойств
2.3.5 Влияние температуры.
2.3.6 Температурные исследования полимерного комплекта в целом
2.3.7 Динамические испытания подпорного комплекта.
4 2.4 Математическое моделирование статических характеристик
2.4.1 Математическое моделирование во всем диапазоне температур
2.4.2 Учет динамической силовой характеристики подпора в
ф математической модели аппарата.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПМКП0
3.1 Стендовые испытания.
3.2 Ресурсные испытания.
3.3 Испытания при соударении вагонов
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АППАРАТА И ЕЕ АНАЛИЗ
4.1 Идентификация математической модели ПМКП0
4.2 Математическое моделирование с учетом эксплуатационных факторов
4.3 Расчетные характеристики работы аппарата при соударении большегрузных вагонов.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Другим важным свойством термопластов является высокий коэффициент трения при контакте с металлом, благодаря чему нет необходимости обеспечивать жесткую связь полимерного элемента с металлической подкладкой, а также низкая чувствительность материала к концентраторам напряжений. Однако до настоящего времени отсутствовали методы расчета и проектирования элементов из этих специальных материалов, адекватные математические модели поглощающих аппаратов и обоснование их параметров. Целью данного исследования является разработка конструкции и методов расчета фрикционно-полимерных поглощающих аппаратов класса Т1. Разработать требования, предъявляемые к аппаратам и упругому комплекту подпорно-возвратного устройства, соответствующие ОСТу на поглощающие аппараты. Обосновать конструкцию проектируемого поглощающего аппарата. Разработать требования, предъявляемые к полимерам для амортизаторов удара. Обоснованно ограничить поиск применяемых материалов классом полиэфирных термоэластопластов. Разработать методику проектирования полимерных блоков. На основе конечно-элементного анализа определить рациональную форму и число элементов в упругом комплекте. Комплексными экспериментальными исследованиями оценить упругопластические свойства полимерных элементов, а также влияние на силовые характеристики элементов температуры окружающей среды. Рассмотреть возможности применения различных материалов для различных условий. Исследовать влияние низких температур на упругий комплект в целом. Разработать математическую модель упругого подпора из полимерных элементов, опираясь на данные, полученные из эксперимента. Провести идентификацию математической модели ПМКП-0 по результатам натурных испытаний и расчетов соударения сцепов, откорректировать ее параметры. Выполнить экспериментальные исследования фрикционного поглощающего аппарата, по результатам которых будут определяться номинальная и максимальная энергоемкость, номинальная и максимально допустимая скорость соударения. Откорректировать геометрические параметры клиновой системы аппарата. Оценить ресурс поглощающего аппарата путем проведения соответствующих испытаний. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, доктору технических наук профессору Б. Г. Кеглину за консультации и помощь в выполнении работы, а также коллективу кафедры ДПМ в лице кандидатов наук, доцентов Т. Н. Прилепо и В. А. Алдюхова, старшего лаборанта И. ГЛАВА 1. По виду рабочего элемента и принципу поглощения энергии амортизаторы удара обычно подразделяют на пружинные, пружинно-фрикционные (фрикционные), резиновые (резинометаллические), полимерные, эластомерные, гидравлические, а также комбинированные, включающие различные виды рабочих элементов (резинофрикционные, гидрофрикционные, гидрополимерные). В современном отечественном и зарубежном железнодорожном подвижном составе наибольшее применение нашли фрикционные, гидрофрикционные, эластомерные и резинометаллические амортизаторы удара. Благодаря простоте конструкции, низкой стоимости изготовления, а также неприхотливости в эксплуатации самое широкое распространение получили фрикционные аппараты. Во фрикционных амортизаторах при ударном сжатии основная часть воспринятой энергии затрачивается на работу сил трения. В настоящее время на отечественных вагонах различных лет постройки установлены шестигранные фрикционные поглощающие аппараты Ш-1-ТМ, Ш-2-В, Ш-2-Т, Ш-6-Т, пластинчатые поглощающие аппараты ПМК-0А, ПМК-0К-. На грузовых вагонах железных дорог США широко применяются шестигранные аппараты фирмы «Miner» («Майнер»), и пластинчатые аппараты фирм «Keystone» («Кейстоун») и «Westinghouse» («Вестингауз»). Система производства, ремонта и эксплуатации фрикционно-пружинных аппаратов хорошо отлажена, имеются успехи в повышении ресурса и надежности их работы. Переход от одного типа фрикционного аппарата к другому обычно не требует значительных капиталовложений или перестройки производства. Основной недостаток фрикционных аппаратов - относительно низкие значения коэффициента полноты силовой характеристики П (в пределах 0, -0,) и, соответственно, энергоемкости; меньшие значения - для аппаратов с парой трения сталь-сталь, большие значения - для пары трения сталь-металлокерамика.