Оценка стабильности работы перспективных поглощающих аппаратов ПМКП-110 и ПМКЭ-110

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка стабильности работы перспективных поглощающих аппаратов ПМКП-110 и ПМКЭ-110

А.А. Симонишин, М.А. Зайцева, А.А. Халаев

Разработаны математические модели поглощающих аппаратов ПМКП-110 и ПМКЭ-110, учитывающие температурный фактор. Оценено влияние температур на характеристики аппаратов и повреждаемость вагона в эксплуатации.

В настоящее время значительно возросли скорости соударения вагонов при маневровых и сортировочных операциях. Также увеличилась грузоподъемность железнодорожных транспортных средств. Эти факторы привели к росту продольной нагруженности, а следовательно, и повреждаемости железнодорожных вагонов. Исследования, направленные на совершенствование защитных устройств от продольных воздействий, в частности поглощающих аппаратов, являются актуальными в современных условиях эксплуатации железнодорожных транспортных средств.

Одной из важных характеристик поглощающего аппарата является стабильность его работы. На эту характеристику влияют различные факторы, прежде всего климатические. Регламентированный диапазон рабочих температур обеспечивает возможность эксплуатации аппаратов во всех климатических зонах России и ближнего зарубежья. Разработан ОСТ, по которому аппараты должны сохранять работоспособность и энергоемкость не менее 50 кДж при температуре 60 С, а при температурах от - 40 до + 50 С изменение номинальной энергоемкости не должно превышать 30 % от величины этого показателя, определенного при температуре 18 5 С [1].

Аппараты ПМКП-110 (рис. 1) и ПМКЭ-110 (рис. 2), разработанные сотрудниками кафедры ДПМ [2], предназначены для установки на универсальные вагоны широкого назначения. По существующим нормативам аппарат ПМКП-110 должен соответствовать классу Т1, а ПМКЭ-110 - Т2. От аппарата типа ПМК новые аппараты отличаются прежде всего тем, что в них вместо пружинного упругого подпора используются полимерные упругие блоки (ПМКП-110) или эластомерная вставка (ПМКЭ-110). Использование упругого блока из полимера или эластомера повышает полноту и энергоемкость силовых характеристик амортизатора. При увеличении жесткости подпорного комплекта уменьшаются управляющие углы клиновой системы и, следовательно, стабилизируется трение на вспомогательных поверхностях.

Обширный объем испытаний позволил выбрать геометрические параметры аппаратов ПМКП-110 и ПМКЭ-110, обеспечивающие выполнение нормативов классов Т1 и Т2 соответственно. Применение новых видов упругих элементов вместо пружины в подпорной части благоприятно сказалось на стабильности работы аппаратов. Новые подпорные блоки позволили повысить полноту силовой характеристики аппаратов и уменьшить скачкообразный характер изменения силы.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

По результатам статических экспериментов для полимерных блоков, используемых в аппарате ПМКП-110, при температурах +15, -5, -32, -45, -52 и -61 С были получены характеристики элементов подпора. При аналогичных испытаниях эластомерной вставки, используемой в аппарате ПМКЭ-110, были получены характеристики подпорной части аппарата. На рис. 3 показаны силовые характеристики подпорной части аппарата ПМКП-110, а на рис. 4 - силовые характеристики эластомерной вставки аппарата ПМКЭ-110 при различных температурах.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

вагон соударение повреждаемость поглощающий

По результатам динамических экспериментов былиразработаны математические модели аппаратов. Идентификация параметров моделей проводилась при помощи двухмассовой модели вагона. Моделировался удар в жесткий упор. Математические модели аппаратов были основаны на зависимостях для фрикционных аппаратов [3]. Параметры моделей идентифицировались по данным экспериментов. Математические модели учитывали статические характеристики подпорной части, что позволило автоматически учесть влияние температуры на динамические характеристики аппаратов. После этого было проведено моделирование работы данных аппаратов в различных температурных условиях. Для моделирования маневровых ситуаций применялось следующее распределение масс всех грузовых вагонов:

Распределение скоростей при маневровых соударениях выглядит следующим образом:

Нам также понадобилось статическое распределение температур на территории РФ и ближнего зарубежья [4]. Это распределение температур было приведено в соответствие со статическими испытаниями на подпорных блоках аппаратов ПМКП-110 и ПМКЭ-110. Окончательный вариант статического распределения температурных режимов работы вагонов представлен в таблице.

Таблица

Статистическое распределение температурных режимов

Для оценки нагруженности вагона применялись два критерия: параметрический отказ и обобщенный критерий эффективности.

Критерии рассчитывались критерии для всех возможных ситуаций и для ситуаций удара без учета температур ниже -55 C.

По результатам моделирования был сделан вывод о том, что очень низкие и очень высокие температуры в одинаковой степени отрицательно влияют на работоспособность поглощающих аппаратов ПМКП-110 и ПМКЭ-110. Также был сделан вывод о том, что повреждаемость вагона, оборудованного аппаратом ПМКЭ-110, гораздо ниже, чем повреждаемость вагона, оборудованного аппаратом ПМКП-110.

На основании проведенных расчетов можно сделать следующие выводы:

1. Показатели аппаратов ПМКП-110 и ПМКЭ-110 соответствуют нормам ОСТа.

2. Низкие и высокие температуры ухудшают работу аппаратов.

3. Вероятность возникновения температуры ниже -55 C настолько мала, что ее учет приводит к незначительному увеличению вероятности параметрического отказа (не более 1 %).

Список литературы

1. ОСТ 32.175-2001. Аппараты поглощающие автосцепного устройства грузовых вагонов и локомотивов. Общие технические требования.

2. Кеглин, Б.Г. Повышение эффективности комбинированных фрикционных поглощающих аппаратов на базе ПМК-110А / Б.Г. Кеглин, А.П. Болдырев, А.В. Иванов, Д.А. Ступин //Проблемы механики железнодорожного транспорта: динамика, прочность и безопасность движения подвижного состава: XI междунар. конф.: тез. докл. - Днепропетровск: ДИИТ, 2004.

3. Болдырев, А.П. Расчет и проектирование амортизаторов удара подвижного состава / А.П. Болдырев, Б.Г. Кеглин.- М.: Машиностроение -1, 2004. 199 с.

4. Никольский, Л.Н. Расчет вероятности отказов элементов вагонной конструкции при низких температурах / Л.Н. Никольский, Н.А. Костенко, И.Т. Жариков //Труды БИТМ. - Брянск,1971. - Вып. 24. - С. 5-15.

Размещено на Allbest.ru