Обоснование и выбор параметров экипажной части подвижного состава

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Брянский Государственный Технический Университет

Кафедра «Подвижной состав железных дорог»

Специализация «Вагоны»

Расчетно-графическая работа по курсу:

«Основы механики подвижного состава»

Выполнил студент группы 12-ПС-1

Финогенова Е.А.

Преподаватель

Антохин А.В.

Брянск 2015

ВВЕДЕНИЕ

Обоснование и выбор экипажной части тягового подвижного состава, а также вагонов, является одной из практических задач, рассматриваемых при проектировании этих машин. Конструкция экипажной части решающим образом влияет на динамические качества, безопасность движения подвижного состава. В свою очередь от динамических процессов в системе экипаж-путь, возникающих при движении, например, локомотива, зависит динамическая нагруженность несущих элементов конструкции экипажа и пути, и, следовательно, надежность работы, эксплуатационные затраты на их обслуживание и ремонт. При проектировании подвижного состава конструктор, определившись принципиально со схемным решением экипажа, должен выбрать рациональные параметры рессорного подвешивания, опорно-возвращающих и тяговых устройств исходя из нормативных требований динамики, разработанные во Всероссийском научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта. В РГР студент также решает эти задачи, кроме того, он должен определить собственные частоты колебаний и скорости, при которых могут возникать резонансные явления.

ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ЭКИПАЖНОЙ ЧАСТИ

В данном разделе выбираются параметры экипажной части, определяющие динамические качества пассажирского вагона.

Выбор параметров рессорного подвешивания

Выбор общего статического прогиба

При назначении статического прогиба воспользуемся рекомендациями Всероссийского научно-исследовательского железнодорожного института.

В нашем случае для пассажирских вагонов с нагрузкой брутто

=(1,3….1,4)*160=208…224 мм (1)

Принимаем =216 мм

Распределение статического прогиба рессорного подвешивания по ступеням

1. Для уменьшения парциальной частоты колебаний кузова и достижения приемлемой плавности хода статический прогиб второй ступени должен быть не менее 60 мм.

2. Для уменьшения ускорений рамы тележки и коэффициента динамики первой ступени статический прогиб этой ступени должен быть не менее 50 мм.

3. Максимальный прогиб первой ступени ограничивается допустимыми габаритами буксового узла и прочностью упругих элементов, она должна быть не более 100 мм.

4. Нежелательно равенство статических прогибов ступеней, так как в этом случае необходимо устанавливать гасители колебаний в обоих ступенях. Конструктивно более приемлемо иметь больший статический прогиб во второй ступени рессорного подвешивания. Для пассажирских вагонов прогиб второй ступени составляет 75% от общего прогиба.

Таким образом,

Прогиб буксовой ступени - 0,54 м;

Прогиб центральной ступени - 1,62 м.

Для пассажирских вагонов выбранный суммарный статический прогиб проверяется на условие ограничения валкости кузова на рессорное подвешивание по формуле:

состав подвижной часть экипажный

где b₁, b₂ - поперечное расстояние между пружинными комплектами ступеней рессорного подвешивания;

h_c - высота центра тяжести кузова над уровнем осей колесных пар;

k= =0.25- отношение прогиба буксовой ступени рессорного подвешивания к общему прогибу .

=1.18 м

Выбор типа рессорного подвешивания

Определяем жесткости рессорного подвешивания кузова и тележек

С₁===973733,3 ;

С₂===277344.

Так как требуемый статический прогиб больше 100 мм, то необходимо применять 2-ступенчатое рессорное подвешивание.

Выбор демпфирования для одноступенчатого рессорного подвешивания

Демпфирование колебаний надрессорного строения является обязательным требованием, которое необходимо обеспечить при проектировании рессорного подвешивания. В качестве демпфирующих элементов могут быть применены листовые рессоры, гидравлические или фрикционные гасители. При индивидуальном подвешивании, где наиболее распространены в качестве упругих элементов винтовые пружины, необходимо применять гидравлические или фрикционные гасители.

Выбор трения фрикционных гасителей

Определяем коэффициент относительного трения:

Ш_тр=,

Коэффициент Ш_тр рекомендуется определять по формуле:

Ш_тр?bk

где h=5 мм, - расчетное значение амплитуды неровности рельсов, для среднего состояния пути;

- статический прогиб ступени, в котором стоит фрикционный гаситель;

b - коэффициент, учитывающий влияние числа осей в тележке ( для n=2, b=1)

k - коэффициент, принимаем равным 0,9 для двухступенчатого рессорного подвешивания.

Ш_тр?bk=0,0381.

Определив Ш_тр определяем фрикционное трение, а затем, выбрав тип гасителя и их число определить силу трения одного гасителя.

F_тр= Ш_тр*Р₀= Ш_тр*(m_k+2m_T0)*g=0.0381*(45800+2*3900)*9.81=0.0381*525280=437732 H

_Fтрi==54716,5 Н

Выбор демпфирования для двухступенчатого рессорного подвешивания

Выбираем гидравлические гасители во второй ступени и фрикционные гасители в первой ступени

Определяем число фрикционных гасителей

10,9 ….. 7,29

Следовательно, принимаем число фрикционных гасителей равным 8.

Для второй ступени:

Параметр демпфирования вертикальных гасителей колебаний равен

в_2z=2D_2,

Где m_k - масса кузова, кг;

С₂ - жесткость второй ступени рессорного подвешивания, Н/м;

D₂=0,2…0,3 - безразмерный коэффициент демпфирования

в _2z=2*0,25 Н;

в _2y=(0.4…0.6);

f₀==0.6 … 0.8, откуда

С_2y==3.14²*0.7²*45800=885076 , тогда

в _2y=(0.4…0.6)=80534 … 120802 Н;

Принимаем в _2y=100668 Н.

Затем опредлеяется угол установки гасителей к горизонтальной плоскости по формуле:

б= arctg= arctg=56,5^о.

Далее определяем необходимый параметр демпфирования наклонных гасителей на весь экипаж:

==62613.33

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ КОЛЕБАНИЙ И РЕЗОНАНСНЫХ СКОРОСТЕЙ

Для экипажей с двухступенчатым рессорным подвешиванием определяют две частоты собственных колебаний подпрыгивания f₁ и f₂ по формулам:

f_1,2=;

f_1,2=

f₁= 0.347 Гц;

f₂= 2.025 Гц.

Возмущающая частота в Гц при известной длине рельс пропорциональна скорости движения V, м/с:

f_в=;

f_в1= f_в2==6,4 Гц

При резонансе частота возмущающего воздействия от стыков равна известной i-ой частоте собственных колебаний, т.е. f_в=f_i. Тогда резонансная скорость, назовем ее критической, равна

V_p = f_iL_p.

При длине рельс, равной 12.5 и 25м получаем скорости:

V_p1=12.5*0.374=4.33 м/с=4,33/3,6=1,298 км/ч;

V`_p1=12.5*2.025=25.35 м/c=25.35/3.6=7.031 км/ч;

V_p2=25*0,347=8,675 м/с=8,675/3,6=2,41 км/ч;

V`_p2=25*2,025=50,625 м/с=50,625/3,6=14,06 км/ч.

Если мы имеем несколько частот колебаний вагона, например, подпрыгивания и галопирования, то им соответствует и ряд резонансных скоростей. Конечные результаты удобно представить в графическом виде (рис.1.).

Рис.1. Графики вынужденных колебаний для рельсов длинной 12.5 и 25м

Выбор параметров экипажной части, определяющих горизонтальные динамические качества подвижного состава.

В конструкции опор кузова пассажирских вагонов с тележкой КВЗ-ЦНИИ и некоторых путевых машин применяются опоры скольжения, создающие момент фрикционного трения. Этот момент препятствует возникновению интенсивных колебаний виляния тележек при повышенных скоростных движениях. Момент трения в опорах выбираем в зависимости от момента трения колес по рельсам. Момент трения колес по рельсам в первом приближении можно определить по формуле:

М_тр.к.===52,98 Н*м

Где - нагрузка от колесной пары на рельсы;

=0,25 - коэффициент трения скольжения колес по рельсам;

- расстояния от шкворня до колес i-ой от колесной пары;

- число колесных пар.

Для двуосных тележек М_тр.оп=0,2М_тр.к.=0,2*52,98=10,53 Н*м.

При применении маятникового или люлечного подвешивания кузова, зная поперечную жесткость связи кузова с тележками , можно определить длину люлечной подвести кузова по формуле (расстояние по вертикали между точками подвеса головки):

L_n===0.507 м.

Характер поперечной упругой связи кузова с тележкой

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Нормы расчета и оценка прочности несущих элементов, динамических качеств и воздействия на путь экипажной части локомотивов железных дорог МПС РФ колеи 1520 мм. - М.: 1999.-145с.

2. Нормы расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС ПФ колеи 1520 (несамоходных), ГОС НИИВ - ВНИИЖТ. - М., 1996. - 319с.

3. Михальченко, Г.С. Теория и конструкция локомотивов: Учебник для вузов ж.-д. транспорта / под ред. Г.С. Михальченко. - М.:

4. Маршрут, 2006, - 584 с.

Размещено на Allbest.ru