Применение рессорного подвешивания с билинейной характеристикой для улучшения динамических качеств грузовых вагонов

• Автор: Белоусов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 165 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Краткий обзор работ по исследованиям колебаний подвижного состава

1.2. Совершенствование схем рессорного подвешивания отечественных тележек.

1.3. Конструктавные схемы зарубежных грузовых тележек.

1.3.1. Трехэлементные тележки с центральным подвешиванием.

1.3.2. Тележки с буксовым рессорным подвешиванием

1.3.3. Уникальные типы тележек.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ФРИКЦИОННЫХ ДЕМПФЕРОВ

2.1. Анализ существующей методики определения параметров фрикционных демпферов

2.2. Отношение необходимого количества трения в груженом и порожнем режиме для серийного и билинейного подвешивания.
2.2.1. Серийное подвешивание
2.2.2. Билинейное рессорное подвешивание
2.3. Вертикальные неровности рельсового пути.
2.3.1. Спектральный анализ вертикальных неровностей рельсового пути.
2.3.2. Выбор участков пути с неровностями, неблагоприятно воздействующими на динамику груженого и порожнего вагона.
3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ
ДИНАМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ ГРУЗОВОГО ВАГОНА.
3.1.Описание математической модели пространственных колебаний
3.2.Дифференциальные уравнения пространственных колебаний
3.2.1. Дифференциальные уравнения колебаний вагона в вертикальной плоскости
3.2.2. Дифференциальные уравнения колебаний вагона в поперечной плоскости
3.3.Модель клиновой системы демпфирования колебаний тележки.
3.3.1. Вывод основных зависимостей.
3.3.2. Применение пружин с билинейной силовой характеристикой под надрессорной балкой
3.3.3. Влияние геометрических параметров клина и планки на характеристики демпфирования.
3.4.Модель стыковых неровностей рельсового пути.
4. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ НА ДИНАМИКУ ЭКИПАЖА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ РАСЧЕТА
4.1. Задачи расчета по выбору параметров подвешивания
4.2. Исходные данные, использованные при расчетах
4.3. Влияние величины неравномерного проката колеса на динамику порожнего вагона
4.4. Влияние вертикальных неровностей рельсового пути на динамику порожнего экипажа.
4.5. Влияние кромочного износа пятника на динамику порожнего экипажа.
4.6. Влияние жесткости подвешивания на динамику порожнего экипажа.
4.7. Влияние величины относительного трения на динамику порожнего экипажа.
4.7.1. Анализ влияния величины относительного трения в серийном рессорном подвешивании
4.7.2. Анализ влияния изменения относительного трения при нагрузке и разгрузке рессорного комплекта для серийного подвешивания
4.7.3. Подвешивание с жесткостью рессорного комплекта 2 МНм. Анализ влияния величины относительного трения.
4.7.4. Подвешивание с жесткостью 2 МНм. Анализ влияния величины относительного трения при наличии колеса с неравномерным прокатом
4.8. Анализ влияния периодических возмущений рельсового пути
4.8.1. Вариант серийного рессорного подвешивания
4.8.2. Вариант подвешивания с жесткостью 2 МНм.
4.9. Сравнение серийного и билинейного подвешивания по устойчивости колеса от схода с рельсов в прямой
4Сравнение серийного и билинейного подвешивания по устойчивости колеса от схода с рельсов в кривой под действием выжимающих сил в составе поезда
4Выводы по главе 4.
5. ХОДОВЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ РАЗЛИЧНЫХ
ВАРИАНТОВ РЕССОРНОГО ПОДВЕШИВАНИЯ
5.1. Задачи исследования и объект испытаний.
5.2. Организация и методика ходовых динамических испытаний
5.3. Результаты тарировок рессорных комплектов
5.3.1. Тарировка порожней цистерны с серийным вариантом рессорного подвешивания
5.3.2. Тарировка цистерны со 2м вариантом рессорного подвешивания.
5.4. Результаты поездок с порожней цистерной в прямых
5.4.1. Вариант серийного рессорного подвешивания.
5.4.2. Вариант подвешивания с жесткостью комплекта 2,1 МНм
5.4.3. Вариант рессорного подвешивания с жесткостью комплекта
1,7 МНм.
5.4.4. Вариант рессорного подвешивания с жесткостью комплекта
1,3 МНм.
5.4.5. Сопоставление вариантов рессорного подвешивания
5.5. Влияние величины неравномерного проката колеса на динамику цистерны
5.6. Сопоставление экспериментальных данных с результатами расчетов
5.7. Выводы по результатам испытаний
6. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО МОДЕРНИЗАЦИИ РЕССОРНОГО
ПОДВЕШИВАНИЯ СЕРИЙНОЙ ГРУЗОВОЙ ТЕЛЕЖКИ И ВНЕДРЕНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ НОВОЙ ТЕЛЕЖКИ.
6.1. Методика рационального выбора параметров рессорного подвешивания тележки грузового вагона.
6.2. Сравнение вариантов модернизации рессорного подвешивания
6.3. Внедрение предложений по модернизации рессорного подвешивания в серийной тележке грузового вагона.
6.4. Внедрение результатов работы при проектировании и изготовлении новой грузовой тележки
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Движение вагона по рельсовому пути неизбежно сопровождается колебаниями кузова на рессорах, вследствие наличия геометрических и силовых неровностей пути, дефектов колесных пар ползун, неравномерный прокат, несовпадение центра шейки оси с центром крута катания колеса и др От величины жесткости подвешивания в значительной степени зависит в какой степени эти колебания будут передаваться на кузов вагона. При уменьшении жесткости подвешивания динамические характеристики вагона улучшаются. Поэтому, основные усилия исследователей и конструкторов сосредоточились на уменьшении жесткости подвешивания в порожнем состоянии или в состоянии малой загрузки при сохранении жесткости в режиме полной загрузки вагона. Этой цели можно добиться при использовании подвешивания с нелинейной силовой характеристикой, и в частности, билинейного рессорного подвешивания. В работе доказывается целесообразность использования билинейного подвешивания, так как это позволит уменьшить ускорения элементов кузова и ходовых частей порожних и малозагруженных вагонов. В работе Кальницкого Л. А. производится выбор оптимальной силовой характеристики подвешивания, правда при этом не учитывается трение, создаваемое гасителями колебаний. В работах Левкова Г. В. , обосновывается целесообразность применения подвешивания с нелинейной характеристикой жесткости и производится выбор ее параметров. В работе Соколова М. М., Хусидова В. Д., Минкина Ю Г. На основании экспериментальных исследований подвешивания с билинейной характеристикой на специальном стенде показано, что при соотношении жесткостей первой и второй ступени подвешивания не более все параметры процесса колебаний изменяются плавно, без скачков и разрывов. При дальнейшем увеличении отношения жесткостей ступеней подвешивания появляются заостренные пики на осциллограммах ускорений груза и неустойчивые субгармонические колебания. При отсутствии или незначительном трении в рессорном подвешивании могут возникнуть резонансные колебания кузова, в результате чего сильно увеличиваются ускорения и напряжения в элементах кузова и ходовых частей. Большое значение имеет задача по установлению потребной величины относительного фения гасителя колебаний. При неблагоприятном сочетании горизонтальных поперечных и вертикальных сил, действующих на колесную пару, может произойти сход колеса с рельса, саморасцеп вагонов,увеличивается также вероятность порчи груза. В г. С жесткость пружины. Профессор С. В. Вершинский, основываясь на исследованиях А. В данной формуле расчет необходимой силы трения гасителя колебаний вагона производится на основе учета только колебаний подпрыгивания, хотя во всех существующих конструкциях вагонов относительное перемещение трущихся частей является результатом совместного действия колебаний подпрыгивания, галопирования и боковой качки кузова вагона. Поэтому при установлении потребной величины гасителя колебаний должны учитываться все эти виды колебаний. Гасители сухого трения имеют нелинейную характеристику поскольку создаваемая ими сила изменяется практически скачком при изменении направления скорости прогиба рессорного комплекта. Это вызывает определенные трудности при теоретическом исследовании динамики вагона поскольку возникает необходимость решать систему нелинейных дифференциальных уравнений. При этом в большинстве практических случаев не удается получить точное аналитическое решение и приходится использовать численные методы решения систем нелинейных дифференциальных уравнений. Задача поиска рациональных параметров грузового вагона решается путем создания и анализа имитационной математической модели экипажа, которая реализуется в виде компьютерной программы и решается на цифровой ЭВМ во временной области. В этом случае перед исследователем встают такие дополнительные задачи как определение точности и устойчивости численного решения, в соответствии с которыми выбираются параметры настройки процедуры численного решения системы дифференциальных уравнений, в частности, шаг приращения аргумента, причем эту задачу необходимо решать для всего диапазона варьируемых параметров.