Referat.me

Название: Параметры и силы, влияющие на вагон при движении

Вид работы: контрольная работа

Рубрика: Транспорт

Размер файла: 69,24 Kb

Скачать файл: referat.me-338395.docx

Краткое описание работы: Определение собственных частот колебаний вагона. Расчет параметров гасителей. Проверка рессорного подвешивания на отсутствие "валкости". Расчет динамических боковых и рамных сил при вписывании вагона в кривых участках пути. Расчет запасов устойчивости.

Параметры и силы, влияющие на вагон при движении

Московский Государственный институт путей сообщения

(МИИТ)

Воронежский филиал

Контрольная работа

по дисциплине: «Динамика вагонов»

Воронеж 2010


СОДЕРЖАНИЕ

Часть 1

1. Определение собственных частот колебаний вагона

2. Расчет параметров гасителей колебаний

3. Проверка рессорного подвешивания на отсутствие «валкости»

4. Составление дифференциального уравнения вынужденных колебаний подпрыгивания вагона и нахождение аналитического выражения описывающего процесс вынужденных колебаний подпрыгивания вагона

Часть 2

1. Расчет динамических боковых и рамных сил при вписывании вагона в кривых участках пути

2. Расчет наибольших боковых и рамных сил возникающих при извилистом движении вагона в прямых участках пути и при выходе его в кривую

3. Расчет наибольших сил инерции необрессоренных масс вагона при проходе колесом стыка и движении колеса с ползунами на поверхности катания

Часть 3

1. Расчет запасов устойчивости вагона и устойчивости сдвигу рельсошпальной решетки и от схода колес вагона с рельса при действии продольных сил в поезде


Исходные данные

Тип вагона

Хоппер грузоподъемностью 50 т

Тара вагона Gтар , т

21

Грузоподъемность Gгр , т

50

База вагона L, м

5,081

Длинна вагона Lв , м

10,03

Боковая поверхность кузова вагона (площадь ветрового «паруса») F, м

25

Высота центра ветровой поверхности кузова относительно центра колеса hв , м

1,87

Условное обозначение и тип тележки

1

База тележки lт ,

1,8

Вес тележки Gтел , Н

45,70

Вес необрессоренных частей, приходящихся на колесо q, Н

9,75

Наибольший прогиб рессорного комплекта с1 , кН/м

10000

Полярный момент инерции тележки, относительно вертикальной оси, проходящей через центр I0 , Н*м*с2

0,595*105

Тип гасителя колебаний

Fгас =-Fтр signZ

Использование грузоподъемности вагона a, %

0

Высота центра тяжести кузова с грузом над уровнем рессорного подвешивания hц , м

1.1

Момент инерции вагона с грузом относительно оси, проходящей в плоскости верха рессор и направленной:

а) параллельно оси пути Ix , Н*м*с2 * 104

б) перпендикулярно оси пути Iy , Н*м*с2 *104

5.9

14.9

Скорость движения вагона v, км/ч

50

Длина периода неровности пути lн , см

1250

Радиус круговой кривой R, м

800

Длина переходной кривой lн , м

75

Амплитуда неровностей пути h, см

0.95

Угол, образуемый концами рельсов в стыке при перекатывании колеса через стык g, рад

0,021

Длина ползуна на колесе а, мм

22

Масса пути, взаимодействующая с колесом при ударе ползуна m, Н*с/м*103

0,09

Боковая жесткость пути сп , 106 H/м

28,9

Величина сжимающего продольного усилия в поезде S, кН

200

Разность высот автосцепок у соседних вагонов D hа , мм

100


ЧАСТЬ 1

1. Определение собственных частот колебаний вагона

Круговая частота собственных колебаний вагона определяем по формуле:

(1)

где g = 9, 81 м/с2 – ускорение свободного падения;

fст – статический прогиб рессор.

Статический прогиб рессор определяем по формуле:

(2)

где G – вес кузова вагона;

с1 – жесткость одного рессорного комплекта.

Вес кузова вагона определяем по формуле:

где Gтар – тара вагона;

Gгр – грузоподъемность вагона;

a - доля использования грузоподъемности вагона;

Gтел – вес тележки.

G = 210000+0*50-2*45,70 = 209908,6 Н

fст = 209908,6/4*1000000 = 0,052 м

(3)

Тогда период колебаний подпрыгивания будет равен:

(4)

Угловую частоту собственных колебаний галопирования кузова вагона находим по формуле:

(5)

где l1 +l2 = L – база вагона;

h – высота центра тяжести вагона с грузом над уровнем рессорного подвешивания

Iy – момент инерции вагона с грузом относительно оси, проходящей в плоскости верха рессор и направленной перпендикулярно оси пути.

Тогда

(6)

Из формулы 7 следует, что чем меньше жесткость рессорного подвешивания с1 , чем больше момент инерции кузова Iy и выше центр тяжести h, тем меньше частота собственных колебаний галопирования nгал и тем больше период галопирования Tгал .

Колебания боковой качки могут быть рассмотрены с помощью той же схемы, приняв в ней вместо l1 и l2 величины b1 и b2 и вместо момента инерции кузова вагона Iy (относительно оси y) – момент инерции кузова вагона относительно оси x – Ix

Тогда период колебаний будет равен

Линейные частоты колебаний кузова определяются по формуле:

Тогда

Следовательно, чем больше величина частоты, тем больше плавность хода вагона.


2. Расчет параметров гасителей колебаний

Задан гаситель с постоянной силой трения

где Nтр – нормальная сила (нажатие) в трущейся паре гасителя;

j - коэффициент трения частей пары.

3. Проверка рессорного подвешивания на отсутствие «валкости»

Для определения высоты метоцентра рассмотрим вагон, вес кузова которого G и жесткость рессоры с. Тогда, реакции рессорных комплектов при наклоне кузова на угол q составят:

Момент реакции рессор относительно точки О1

Заменим действие силы R1 и R2 их равнодействующей R, а точку пересечения равнодействующей в наклонной осью вагона назовем метацентром вагона. Момент равнодействующей R относительно точки O1


где hМ – высота метацентра от пола вагона.

Поскольку угол q мал, то tgq»0, т.е. M0 =RhM q, где R = R1 + R2 = Q, то приравнивая момент силы R1 и R2 моменту от их равнодействующей R, получим qhM G = 2b2ec q, отсюда

где fст – статический прогиб рессорного подвешивания вагона;

b – половина базы тележки.

Высота метацентра выше центра тяжести вагона более чем на 2 м, следовательно вагон устойчив.

4. Составление дифференциального уравнения вынужденных колебаний подпрыгивания вагона и нахождение аналитического выражения описывающего процесс вынужденных колебаний подпрыгивания вагона

Решение дифференциального уравнения n = 2p/Т является аналитическим выражением процесса вынужденных колебаний подпрыгивания вагона при движении его по регулярным неровностям вида z = hcoswt.

Это решение имеет вид:


где n - скорость движения вагона;

lн – длинна периода неровностей;

2h – высота неровностей;

n - круговая частота собственных колебаний

Для колеса вагона номер i возмущение функции имеет вид:

где li – расстояние от первого до i-го колеса.

Амплитуда вынужденных колебаний подпрыгивания кузова вагона будет иметь вид:

Для заданного вагона

Аналитическое выражение описывающее процесс вынужденных колебаний будет иметь вид:


Для построения графика определяем зависимость z от t

При t=1 сек

Для других значений t


ЧАСТЬ II

1. Расчет динамических боковых и рамных сил при вписывании вагона в кривых участках пути

Наибольшие боковые силы возникают тогда, когда при движении вагона наибольшее допустимое непогашенное ускорение на вагон достигает 0,7 м/с2 . Это возможно при минимально допустимом для этой кривой возвышении наружного рельса. Его можно определить используя формулу:

Величина действующей на одну тележку поперечной горизонтальной силы:

где m – масса вагона;

анет – непогашенное поперечное ускорение;

Hв – сила ветра, действующая на вагон и направленная поперек пути

Принимая aнет = 0,8 м/с2 , получим


При действии на вагон продольных сил S, которые могут возникнуть, например при рекуперативном напряжении на шкворень тележки действуют дополнительная сила Hторм которая приближенно равна:

Наибольший угол y можно определить по формуле:

Общее усилие на шкворень в этом случае

где S – продольное усилие в поезде;

2k – расстояние между клиновыми отверстиями автосцепок.

Поскольку, в своем движении по кривой тележка непрерывно вращается вокруг полюса поворота, то образующийся от силы H0 брт момент относительно точки О уравновешивается направляющим усилием Y (давление гребня набегающего колеса первой оси тележки на боковую поверхность) поперечными силами трения колес по рельсам.

где P – вертикальная нагрузка, передаваемая колесом рельсу;

m - коэффициент трения колесом по рельсу (принимаем m = 0,25).

Уравнение проекций этих сил имеет вид:

Положение центра поворота в общем случае находим методом попыток. Для двухосной тележки по графику [2] определяем расстояние от шкворня до точки О в зависимости от отношения . Из рисунка 4 видно, что

где s1 = 1,6 м – расстояние между осями рельсов;

lТ – база тележки (180 см).

Определим направляющее усилие Y

Боковая сила определяется из уравнения


а рамная сила

где

2. Расчет наибольших боковых и рамных сил возникающих при извилистом движении вагона в прямых участках пути и при выходе его в кривую

Наибольшую величину боковой силы Y при извилистом движении в прямом участке определяют по формуле:

где nD=40 мм – зазор между рабочими гребнями колес и рельсами;

J0 = 0,595*104 – полярный момент инерции тележки относительно вертикальной оси проходящей через центр;

n = 1/20 – наклон образующей конуса и оси;

Сn = 19,1*106 кгс/м – боковая жесткость пути;

j = 0,25 – коэффициент трения поверхности обода по рельсу.

Рамная сила:


Определим боковую силу при входе вагона в кривые участки пути

где

Параметр переходной кривой Cпер следует рассчитывать по заданному радиусу R круговой кривой и l0 – длине переходной кривой и до ближайшего числа кратного 5000 м2

Рамная сила

3. Расчет наибольших сил инерции необрессореных масс вагона при проходе колесом стыка и движении колеса с ползунами на поверхности катания

Наибольшая величина силы инерции необрессореных масс вагона рассчитывается по формуле:


где vk – cкорость удара колеса о рельс;

Cк = 5*105 кгс/см – контактная жесткость;

mn = 100 кгс/g – масса пути.

Необходимо предварительно определить скорость удара колес по рельсу. Она равна при движении колес с ползуном

При прохождении стыка, в котором рельсы при прогибе образуют угол g


Часть III

Расчеты запасов устойчивости вагона и устойчивости сдвигу рельсошпальной решетки и от схода колес вагона с рельса при действии продольных сил в поезде

Для расчета устойчивости движения колес по рельсу следует определить величины нагрузок, передаваемых на шейки колесной пары P1 и Р2 .

Кроме статической нагрузки на шейке колесной пары передаются усилия вызванные колебаниями надрессорного строения. Наиболее выгодным положением с точки зрения устойчивости колеса на рельс будет случай, когда в целом колесная пара разгружается колебаниями галопирования и подпрыгивания, а в колебаниях боковой качки обезгружено колесо, набегающее на наружный рельс кривой.

Если общий динамический коэффициент колебаний надрессорного строения равен KДО = 0,277, в боковой качки Кбк = 0,09

где q = 975 кгс – необрессоренный вес, приходящийся на одно колесо;

PСТ – нагрузка от колеса на рельс.

Кроме того, за счет действия непогашенного ускорения и ветровой нагрузки произойдет перегрузка шейки колеса идущего по наружной грани нити и разгрузка шейки колеса, идущего по внутренней нитке. Если центр тяжести кузова находится на hц от головки рельса, а центр ветровой поверхности на высоте hв от головки рельса, то момент опрокидывающих сил будет равен:

Момент удерживающих сил

где b – расстояние между серединами шеек колесной пары (203,6 см)

DP1 – величина нагрузки колеса, идущего по наружному рельсу, или величина разгрузки колеса, идущего по внутреннему рельсу

При разности высот автосцепок у соседних вагонов Dha =75 мм и при действии на вагон продольных сил S происходит разгрузка тележки, которая равна

Если разница в высоте автосцепок соседних вагонов равна Dhа , то


где Lв – длинна вагона

k – 6,365 м – половина расстояния между клиновыми отверстиями автосцепок

Так как разгрузки DР1 и DР2 распределяются на четыре колеса тележки, то

Зная Р1 , Р2 и Yр можно определить коэффициент запаса устойчивости колесной пары по вползанию гребня колеса на рельс

С учетом размеров колесной пары b1 = 0,228 м; b2 = 1,808 м; R = 0,475 м; r = 0,075 м

Определение устойчивости пути поперечному сдвигу.

Для определения устойчивости рельсовой решетки поперечному сдвигу при заданных расчетных данных следует применять условие , где


Условие 52279 т £ 210000т соблюдается. Рельсовая решетка устойчива поперечному сдвигу.

Похожие работы

  • Использование сетевой модели для оптимизации процесса ремонта тележек пассажирского тепловоза ТЭП60

    БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Кафедра менеджмента РЕФЕРАТ На тему: «ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЕТЕВОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА РЕМОНТА тележек пассажирского тепловоза ТЭП60»

  • Изучение устройства карданной передачи

    ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА КАРДАННОЙ ПЕРЕДАЧИ Цель работы: изучить назначение, устройство, кинематические зависимости карданных шарниров, изучить понятие критической часты вращения карданного вала. Карданные механизмы (карданы) представляют собой устройства, которые способны передавать вращающий момент или вращательное движение от одного вала к другому при фиксированных или переменных углах пересечения их осей.

  • Расчет технологического процесса перегрузки тарно-штучных грузов

    Задание 13 Тема: Расчет технологического процесса перегрузки тарно-штучных грузов. 1. Исходные данные. 1.1 Род груза Мука в мешках 1.2 Варианты работ вагон-судно

  • Ремонт тележки электропоезда на примере модели КВЗ-ЦНИИ

    Основные модели тележек пассажирских вагонов, преимущества тележки типа КВЗ-ЦНИИ, ее составные узлы. Характеристика типов и сущность поломок и повреждений, неисправности деталей надбуксового подвешивания и надрессорной балки, износы фрикционных втулок.

  • Рассчёт крепления груза

    1. Выбор типа подвижного состава Исходя из параметров цистерн, для перевозки может быть использована четырёхосная платформа грузоподъёмностью 63 т, имеющая тележки ЦНИИ-Х3. Длина базы 9.72 м, тара

  • Перевозка скоропортящихся грузов

    МПС РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООЩЕНИЯ Кафедра “Коммерческая и грузовая работа” ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

  • Исследование системы автоматического регулирования угловой скорости двигателя внутреннего сгорания

    Лабораторная работа №4 Исследование системы автоматического регулирования угловой скорости двигателя внутреннего сгорания (дизеля) Цель работы: изучить САР угловой скорости двигателя внутреннего сгорания (дизеля).

  • Расчет крепления грузов цилиндрической формы

    Проверка правильности погрузки и симметричности размещения изделия относительно продольной и поперечной осей вагона, его габаритности и устойчивости. Выбор способа крепления котла цилиндрической формы и расчет его перемещений вдоль четырехосной платформы.

  • Выбор оптимальной схемы загрузки вагона

    Технико-эксплуатационные параметры колесного фронтального погрузчика. Определение оптимальной схемы и эффективности загрузки вагона. Расчет коэффициента использования грузоподъемности и площади пола вагона. Подбор погрузчика по грузоподъёмности.

  • Разработка системы рессорного подвешивания пассажирского электровоза

    Основные технические данные электровоза, требования к его элементам. Проектирование и расчет его механической части, системы рессорного подвешивания, рамы тележки на статическую и усталостную прочность. Определение параметров и проверка на прочность.