Разработка математической модели и расчет характеристик поглощающего аппарата автосцепки с полимерными элементами при различных температурах окружающей среды
Исследование влияния температурного фактора на подвижной состав. Оценка воздействия температур на эффективность работы полимерных элементов. Построение модели поглощающего аппарата (с учетом температурного фактора) для расчета нагруженности вагона.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.05.2018 |
| Размер файла | 214,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Разработка математической модели и расчет характеристик поглощающего аппарата автосцепки с полимерными элементами при различных температурах окружающей среды
А.П. Болдырев, П.Д. Жиров
Исследовано влияние температурного фактора на подвижной состав. Оценено воздействие температур на эффективность работы полимерных элементов.
Ключевые слова: поглощающий аппарат, полимерные элементы, математическая модель, температура.
температура подвижной состав полимерный вагон
Железнодорожные грузоперевозки общего назначения играют важную роль в экономике РФ. Их доля, составлявшая в 2008 г. 41% от общего числа грузоперевозок (по данным Росстата), неуклонно растёт.
Современный железнодорожный транспорт характеризуется повышением скоростей (на 55 % за последние 10 лет) и масс транспортируемых грузов (на 47,8 % за последние 10 лет), что не может не сказываться на нагруженности вагонов. Для снижения одной из составляющих нагруженности - продольной нагрузки применяются амортизаторы удара (поглощающие аппараты). Новейшие поглощающие аппараты используют высокоэффективные компоненты: полимерные элементы (вместо пружин) и силиконовую амортизирующую композицию (вместо пружин и масла для гидроамортизаторов). В данной статье исследуется влияние температуры на характеристики поглощающего аппарата ПМКП-110 с полимерными элементами в качестве подпорного блока (рис. 1), как наиболее распространенного в РФ. Результаты исследования применимы и для других аппаратов с полимерными элементами.
Амортизатор удара ПМКП-110, разработанный ООО «НПП Дипром» [1], предназначен для установки на универсальных вагонах широкого назначения, по существующим нормативам он соответствует классу Т1. Энергия поглощается за счёт сил трения между неподвижными пластинами с металлокерамическими элементами, клиньями, подвижными пластинами и корпусом, а также за счёт деформации комплекта полимерных элементов.
Исследование влияния температурного фактора имеет большое значение: как показывает опыт эксплуатации, характеристики поглощающих аппаратов, работающих в различных климатических условиях и температурных режимах (табл. 1,2) [2], существенно зависят от температуры.
Таблица 1
Отправление грузов железнодорожным транспортом общего пользования по субъектам Российской Федерации
|
Федеральный округ РФ |
Отправление грузов |
||
|
млн т |
% |
||
|
Центральный |
0217,4 |
016,7 |
|
|
Северо-Западный |
0161,4 |
012,4 |
|
|
Южный |
0102,5 |
007,8 |
|
|
Приволжский |
0197,7 |
015,1 |
|
|
Уральский |
0152,2 |
011,7 |
|
|
Сибирский |
0418,8 |
031,9 |
|
|
Дальневосточный |
0058,1 |
004,4 |
|
|
Всего |
1311,6 |
100,0 |
Таблица 2
Статистическое распределение температурных режимов
|
Интервалы температур, °С |
Частоты |
||
|
Для всего парка |
Для парка Сибири и Дальнего Востока |
||
|
[-45,0…-35,0] |
0,003083 |
0,009361 |
|
|
(-35,0…-25,0] |
0,027364 |
0,078311 |
|
|
(-25,0…-15,0] |
0,068805 |
0,163241 |
|
|
(-15,0…-5,0] |
0,120898 |
0,151370 |
|
|
(-5,0…+5,0] |
0,250892 |
0,188472 |
|
|
(+5,0…+15,0] |
0,252504 |
0,212556 |
|
|
(+15,0…+25,0] |
0,230580 |
0,160502 |
|
|
(+25,0…+35,0] |
0,044946 |
0,035959 |
|
|
(+35,0…+45,0] |
0,000928 |
0,000228 |
Экспериментальные исследования статических характеристик полимерных элементов проводились при различных температурах. Объектом испытаний был комплект из пяти полимерных элементов (материал Durel), разделенных промежуточными металлическими пластинами. Начальное сжатие составило 90 мм, что соответствует исходному положению комплекта в аппарате. Элементы помещались в изолированную емкость, наполненную техническим спиртом, и охлаждались при растворении в ней «сухого льда» -- углекислоты. Непрерывный контроль температуры среды осуществлялся термометром. После достижения необходимой температуры и выдержки в этих условиях в течение 20...30 мин комплект элементов устанавливался в приспособление на стенд ПММ-250, где фиксировалась его статическая характеристика.
Целью испытаний было получение силовых характеристик комплекта при различных температурах (от -60 до +51 °C). Прогнозировалось увеличение жесткости полимеров при уменьшении температуры (до эффекта стеклования) и размягчение элементов при повышении температуры.
Испытания проводились в лаборатории кафедры «Динамика и прочность машин» Брянского государственного технического университета. Полученные результаты полностью согласуются с прогнозами.
После испытаний строились силовые характеристики (рис. 2) и представлялись математическими зависимостями, в качестве которых использовались степенные полиномы с различным количеством членов ряда. Коэффициенты полиномов определялись методом наименьших квадратов.
В ходе исследования было решено использовать полином пятой степени с нечетными степенями, который даёт достаточную сходимость с полученными экспериментальными данными и не усложняет математическую модель поглощающего аппарата в целом (коэффициенты полинома приведены в табл. 3):
.
Таблица 3
Коэффициенты полинома
|
Температура, °C |
, |
, |
, |
, |
, |
|
|
-60 |
-4,4·104 |
-1,1·106 |
-1,1·107 |
-4,6·107 |
-7,1·107 |
|
|
-50 |
-1,9·104 |
-4,7·105 |
-4,4·106 |
-1,8·107 |
-2,6·107 |
|
|
-40 |
-6,5·103 |
-1,5·105 |
-1,3·106 |
-5.,5·106 |
-7,6·106 |
|
|
-20 |
-8,2·102 |
-1,1·104 |
-4,0·105 |
-2,6·106 |
-5,7·106 |
|
|
000 |
-3,8·103 |
-8,2·104 |
-6,1·105 |
-2,1·106 |
-2,2·106 |
|
|
021 |
-3,9·103 |
-8,8·104 |
-6,1·105 |
-1,7·106 |
-8,7·105 |
|
|
041 |
-1,1·102 |
-3,2·104 |
-6,3·105 |
-3,9·106 |
-8,3·106 |
|
|
051 |
-7,3·103 |
-1,6·105 |
-1,2·106 |
-3,7·106 |
-3,3·106 |
На рис. 3 для примера представлена зависимость коэффициента от температуры.
Зависимости коэффициентов от температур методом наименьших квадратов приводились к аналитическим и включались в существующую математическую модель аппарата ПМКП-110 [3]:
где x - ход аппарата; v - скорость аппарата; a - ход первой ступени; шj - коэффициенты передачи; c - жесткость корпуса аппарата; i1 - коэффициент передачи при отсутствии трения; xmax - максимально возможный ход аппарата; xmax2 - максимальный ход аппарата, достигнутый в данной ситуации; F(x,v) - динамическая характеристика подпорной части аппарата.
где
На основании установленной зависимости силы от температуры была построена зависимость начальной затяжки комплекта полимерных элементов от температуры (рис. 4), которая согласуется с экспериментальными данными, что свидетельствует об адекватности полученных зависимостей.
На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Получена математическая модель поглощающего аппарата ПМКП-110, учитывающая температурный фактор.
2. Рассчитана зависимость начальной затяжки от температуры окружающей среды.
3. Модель может быть использована для расчета нагруженности вагона, а также надежности полимерных поглощающих аппаратов.
Список литературы
1. 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: тез докл. XI Междунар. конф. - Днепропетровск: ДИИТ, 2004.
2. Транспорт в России. 2009: сб. ст./ Росстат.- М., 2009. - Т.65. - 198 с.
3. Болдырев, А.П. Расчет и проектирование амортизаторов удара подвижного состава / А.П. Болдырев, Б.Г. Кеглин. - М.: Машиностроение -1, 2004. 199 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Назначение и принцип работы автосцепки СА-3. Устройство поглощающего аппарата, предназначенного для смягчения ударов и рывков, передающихся от автосцепки на рамы кузовов вагонов. Движение поездов на участках, оборудованных диспетчерской централизацией.
курсовая работа [6,7 M], добавлен 11.09.2014Назначение, основные элементы и технические данные поглощающего аппарата. Сроки его техобслуживания и ремонта. Характерные неисправности, повреждения и способы восстановления в работоспособности. Технологический процесс ремонта поглощающего аппарата.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 04.02.2010Требования к безопасной эксплуатации, техническому обслуживанию и влиянию на окружающую среду вагона-цистерны. Ремонтные циклы, виды и объем ремонта. Оценка эластомерного поглощающего аппарата. Соответствие ходовых качеств вагона требованиям "Норм".
дипломная работа [4,1 M], добавлен 26.12.2013Требования по эксплуатации и техническому обслуживанию вагона-цистерны. Выбор оптимальных параметров цистерны, описание его общего устройства. Оценка эластомерного поглощающего аппарата, прочности элементов, методика и этапы анализа их соответствия.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 23.02.2014Конструкция крытого вагона модели 11–066, расчет геометрических параметров сечения. Предварительный анализ прочности вагона на вертикальные нагрузки без учета других видов нагрузок. Особенности применения метода сил для расчета вагона на прочность.
курсовая работа [667,7 K], добавлен 18.04.2014Оценка влияния температурного режима воздуха на основные эксплуатационные характеристики Ту-154Б и на выбор безопасных эшелонов полета по маршруту Санкт-Петербург-Москва. Физико-географическое описание района полета. Построение кривых стратификации.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 16.02.2016Климатические особенности и физико-географические характеристики района полета по маршруту Екатеринбург-Новосибирск. Оценка количественного влияния многолетнего температурного режима на предельно допустимую высоту и скорость полета самолета ТУ-154Б-2.
курсовая работа [26,9 K], добавлен 14.07.2012Геометрические параметры сечений силовых элементов. Ввод информации в программу GIFTS. Создание конечных элементов модели. Связь элементов модели. Задание нагрузки и закрепления. Обработка и анализ результатов расчета. Распределение изолиний деформаций.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 20.11.2011Оценка влияния величины загрузки кузова на изменение частоты свободных колебаний вагона как динамической системы. Расчет характеристик жесткости связей колесной пары с конструкцией тележки. Вынужденные колебания вагона с вязким трением в подвешивании.
контрольная работа [2,1 M], добавлен 14.02.2012Автосцепка: назначение, устройство, работа, метод ее ремонта. Разработка схемы управления контрольным пунктом автосцепки. Расчет применяемых систем энергоснабжения, вентиляции и канализации на участке. Технология ремонта автосцепного устройства вагона.
дипломная работа [948,5 K], добавлен 03.07.2015Технико-экономические показатели вагона прототипа (цистерны 15-145). Ходовые части, автосцепное и тормозное оборудование вагона. Расчет ходовых частей и кузова вагона на прочность. Расчет автосцепного устройства. Разработка модернизации цистерны.
курсовая работа [7,4 M], добавлен 02.10.2012Анализ объема перевозок по дороге. Наличие и объем работы тягового подвижного состава. Анализ влияния факторов на изменения среднесуточной производительности локомотивов. Рабочий парк грузового вагона, показатели объема работы и качества использования.
курсовая работа [579,3 K], добавлен 22.01.2012Особенности построения теоретического профиля НЕЖ с помощью конформного отображения Н.Е. Жуковского. Геометрические параметры и сопротивление летательного аппарата. Методика определения сквозных и аэродинамических характеристик летательного аппарата.
курсовая работа [399,0 K], добавлен 19.04.2010Средства передачи с борта и их характеристики. Методы и алгоритмы повышения разборчивости речи. Свойства речевых сигналов и слуха, влияющие на нее. Анализ акустических шумов в кабине летательного аппарата. Разработка модели формирования "очищенной" речи.
дипломная работа [4,3 M], добавлен 19.03.2015Управляемый полет летательного аппарата. Математическое описание продольного движения. Линеаризация движений продольного движения летательного аппарата. Имитационная модель для линеаризованной системы дифференциальных уравнений продольного движения.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 04.04.2015Разработка нового конструктивного решения подогрева системы охлаждения двигателя путем установки подогревателя жидкости. Расчет расхода топлива при работе двигателя при низких температурах, производительности насоса, крепления кронштейна подогревателя.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 29.05.2015Выбор основных параметров тележки 18-100 для вагона самосвала. Проверка вписывания тележки в габарит 02-ВМ. Расчет на прочность надрессорной балки грузового вагона. Вычисление оси колесной пары вероятностным методом. Себестоимость изготовления тележки.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 04.10.2012Конструкция грузового вагона, его основные параметры. Расчет значений крытого вагона. Особенности четырехосной цистерны для нефтепродуктов модели 15-150, ее рамная конструкция. Схема загрузочного люка и сливного прибора. Автосцепное устройство цистерны.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 10.06.2013Редуцирование модели силовой передачи, получение в ее спектре заданных собственных частот, влияние на них параметров элементов модели. Анализ влияния упруго-инерционных параметров модели силовой передачи на прохождение крутильных колебаний по валопроводу.
лабораторная работа [1,1 M], добавлен 24.01.2011Обзор существующих методов и подходов к планированию групповых действий. Разработка модели одиночных и групповых действий беспилотного летающего аппарата. Создание программы и ее экономическая целесообразность. Модели качества процессов конструирования.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 07.02.2013
