Динамика вагонов при сходе с рельсов и обоснование технических решений регистрации схода

• Автор: Салтыков, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Обзор работ в области исследования и моделирования динамического взаимодействия экипажпуть

1.2 Обзор работ в области исследований упругодиссипативных свойств пути.

1.3 Анализ конструкций устройств регистрации схода.

1.4 Постановка задачи исследования.

2. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ ГРУЗОВОГО ВАГОНА ПРИ СХОДЕ С РЕЛЬСОВ

2.1 Модель кузова полувагона и цистерны

2.2 Модель взаимодействия колеса и шпалы.

2.3 Расчет упругодиссипативных параметров модели подшпального основания

2.4 Возмущения, действующие на вагон со стороны несошедших с рельсов колесных пар.
2.5 Модель взаимодействия надрессорной балки с боковой рамой
2.6 Модель узла пятник подпятник.
2.7 Верификация математической модели движения вагона сошедшего с рельсов
Основные выводы по разделу 2
3 . ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЖЕННОСТИ ПОЛУВАГОНА И ЦИСТЕРНЫ ПРИ СХОДЕ С РЕЛЬСОВ.
3.1 Анализ исследований параметров пути
3.2 Варианты параметров модели подшпального основания
3.3 Параметры модели кузова полувагона и цистерны
3.4 Результаты численного исследования
3.4.1 Анализ собственных частот и форм колебаний моделей
3.4.2 Анализ ускорений хребтовой балки при сходе вагона с
рельсов
Основные выводы по разделу 3.
4. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ УСТРОЙСТВА РЕГИСТРАЦИИ СХОДА
4.1 Разработка принципиальной схемы устройства регистрации схода
4.2 Методика расчета элементов устройства регистрации схода
4.3 Расчет и оптимизация параметров устройства регистрации схода
Выводы по разделу 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Детерминированные модели подразумевают известные аналитические функции внешнего возмущения и известные значения параметров или заданные функции их изменения во времени. Детерминированные модели использовались в исследованиях С. В.Вершинского [], В. Н.Данилова [,]. В.Д. Дановича [], В. А.Лазаряна [], М. М.Соколова [] и многих других ученых. Использование детерминированных или случайных моделей не исключает одна другую. Их применение диктуется поставленной задачей. Так при оценке прочностной надежности деталей вагонов, по-видимому, целесообразно пользоваться статистическими моделями, как это было сделано в работах А. Н.Савоськина [] и других. При исследованиях экстремальных случаев движения вагонов, например, резонанс, проход изолированных неровностей, кривых участков пути, стрелочных переводов, применяют детерминированные математические модели [,], хотя такие задачи не исключают и статистическую постановку. Железнодорожный экипаж представляет собой механическую систему, состоящую из твердых и деформируемых тел сложной конфигурации, соединенных жесткими и упругими, в общем случае нелинейными, элементами. В связи с особенностями структуры транспортных средств расчетную схему системы «экипаж-путь» удобно представлять в виде отдельных связанных между собой подсистем []. Деление на подсистемы является условным, это может быть одно из твердых тел, несколько связанных тел, система упругих тел и т. Оптимальная степень детализации расчетной схемы определяется целью расчета и предполагает упрощенное представление тех частей экипажа, для которых увеличение числа учитываемых степеней свободы практически не влияет на исследуемые динамические качества экипажа. В работах по изучению колебаний железнодорожных экипажей прослеживается два подхода. Первый заключается в возможно большем приближении расчетной схемы к исследуемой системе [7, , , ], а второй — в максимальном упрощении расчетных схем []. Принимать во внимание все эти обстоятельства одновременно не всегда целесообразно. Между самыми простыми одно- и двухмассовыми, а также сложными многомассовыми пространственными моделями имеется большое количество расчетных схем, которые учитывают лишь часть особенностей механической системы, играющих определяющую роль в рассматриваемой задаче. Применение сложных нелинейных пространственных расчетных схем связано с существенным увеличением трудоемкости решения задач динамики вагонов [7, 8, 9,, - ]. Из-за нелинейности уравнений связей между отдельными подсистемами вертикальные и боковые колебания рельсовых экипажей в общем случае являются связанными. Поэтому упрощение модели путем разделения вертикальных и боковых колебаний возможно только при определенных условиях [ - ]. Кроме того, несиммстрия вертикальных возмущений по-разному влияет на динамические показатели для сечений, расположенных в продольной плоскости симметрии вагона и удаленных от нее. Если в качестве возмущающих воздействий в плоской расчетной схеме принимается симметричная составляющая неровностей двух рельсовых нитей, то в сечениях, расположенных в продольной плоскости симметрии, оценки динамических показателей будут достаточно близкими к истинным значениям, а в сечениях, удаленных от этой плоскости, -заниженными. Надрессорное строение моделируют по-разному: упругой балкой с непрерывно распределенной массой [] или с дискретно расположенными сосредоточенными массами [, , ], системой перекрестных балок с массами, сосредоточенными в узлах [, , ], оболочкой с вырезами, пластинчато-стержневой или пространственной стержневой системой с сосредоточенными массами [, , , ]. Тележки грузовых вагонов имеют, как правило, составную раму, допускающую продольные и угловые перемещения боковин в плане (забегание боковин). При составлении расчетной схемы часто [, - ] принимают во внимание угловую жесткость таких тележек, которая оказывает существенное влияние на устойчивость движения вагона и значение критической скорости. Ходовые части вагонов обычно рассматривают как абсолютно твердые тела [], соединенные линейными или нелинейными упруго-диссипативными элементами [, ]. В отдельных случаях учитывают упругость колес.