WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Вопросам исследования колебаний, в том числе и вертикальных, подвижного состава и пути посвящено большое количество работ, как в России, так и за рубежом. К числу самых известных авторов этих работ в России можно отнести: П. С. Анисимова, И. В. Бирюкова, Е. П. Блохина, Ю. П. Бороненко, А. М. Бржезовского, Г. П. Бурчака, М. Ф. Вериго, С. В. Вершинского, Л. О. Грачеву, И. И. Галиева, В. Д. Дановича, А. С. Евстратова, И. П. Исаева, А. А. Камаева, В. А. Камаева, В. И. Киселева, А. Я. Когана, В. М. Кондрашова, Е. П. Королькова, М. Л. Коротенко, В. С. Коссова, В. Н. Котуранова, Н. Н. Кудрявцева, В. А. Лазаряна, А. А. Львова, В. Б. Меделя, М. П. Пахомова, Г. И. Петрова, Ю. С. Ромена, А. Н. Савоськина, Е. В. Сердобинцева, М. М. Соколова, Т. А. Тибилова, В. Ф. Ушкалова, В. Н. Филиппова, А. А. Хохлова, В.Д. Хусидова и многих других отечественных исследователей, а за рубежом в том числе: Р. Г. Джарвиса, Р. Жоли, К. С. Каспакбаева, Д. Л. Кофмана, Д. Лиона, Т. Мацудайра, А. Д. Де Патера, В. Г. Солоненко, Е. Шперлинга и др.

Важные результаты, полученные в этих работах и сделанные там выводы, актуальны и в наше время. Вместе с тем, работы в этом направлении продолжаются. Большой вклад в исследования вертикальных колебаний подвижного состава сделан и делается коллективами многих вузов и научно-исследовательских организаций транспорта и промышленности, в том числе БГТУ, ВНИИВа, ВНИИЖТа, ВНИКТИ, ВНУ, ВЭлНИИ, ДВГУПСа, ДИИТа, МИИТа, ОмГУПСа, ПГУПСа, РГУПСа, УкрГАЖТа и других.

Большинство работ в области исследования вертикальных колебаний, были посвящены выбору схем, конструкции и параметров рессорного подвешивания ПС. При этом принятые величины критериев динамических качеств, оценивающих взаимодействие экипажа и пути, не должны были превышать допустимых значений. В настоящей работе выполнялось исследование случайных вертикальных колебаний динамической модели вагона рельсового автобуса с пружинным и пневматическим рессорным подвешиванием.

Кроме этого, по результатам экспериментальных исследований выполнена корректировка параметров математической модели пневморессоры с одним дополнительным резервуаром.

Для исследования случайных вертикальных колебаний динамической модели вагона рельсового автобуса с центральным пружинным или пневматическим рессорным подвешиванием и оптимизации его параметров в качестве модели пути была принята дискретная модель, а в качестве возмущения – спектральная плотность эквивалентной геометрической неровности левой и правой рельсовых нитей.

Вторая глава посвящена выбору модели пневморессоры, адекватно описывающей динамические характеристики пневморессоры: ее упругие и диссипативные свойства. В результате выполненного анализа в настоящей работе для исследования колебаний динамической модели вагона рельсового автобуса с пневматическим рессорным подвешиванием была выбрана известная модель пневморессоры с одним дополнительным резервуаром, структурная схема и механическая модель которой приведены на рис.1.

а) б)

Рис. 1 Структурная схема (а) и механическая модель (б) пневморессоры с одним дополнительным резервуаром

Основной характеристикой этой модели является комплексная динамическая жесткость

. (1)

Действительная часть динамической жесткости определяет упругие свойства пневморессоры, а мнимая часть – диссипативные свойства пневморессоры.

В выражении (1) – отношение основного объема пневморессоры к объему дополнительного резервуара; – постоянная времени модели пневморессоры; – частота, – статическая жесткость пневморессоры, равная

, (2)

где п – показатель политропы (при медленном статическом деформировании пневморессоры п=1, а при динамическом п=1,3-1,4);, – соответственно давление и объем воздуха в пневморессоре в положении статического равновесия; Sэф– эффективная площадь пневморессоры, учитывающая изменение площади основного резервуара за счёт деформации мембраны. При решении поставленной в работе задачи можно пренебречь указанным изменением, т. е. считать, что площадь сечения основного резервуара и не зависит от нагрузки.

Таким образом, как видно из выражения (1), характеристики пневморессоры зависят от ряда ее физических параметров и частоты колебаний. При низких частотах действительная часть динамической жесткости будет зависеть в основном от статической жесткости и величины. При высоких частотах величина стремится к постоянной величине.

Выбирая параметры пневморессоры необходимо учитывать, что максимум должен находиться вблизи частоты к собственных колебаний кузова. В работе определены параметры пневморессоры, от которых зависит выполнение этого условия. С этой целью было продифференцировано по частоте выражение для мнимой части динамической жесткости и полученная производная приравнена к нулю. Найденная таким образом частота максимума демпфирующей силы равна

. (3)

Варьируя значениями и можно подобрать необходимую величину этой частоты и обеспечить выполнение условия. В настоящей работе была выполнена проверка адекватности математической модели пневморессоры, приведенной на рис.1. Для этого были использованы результаты динамических испытаний одногофровой диафрагменной пневморессоры с резинокордной оболочкой модели Н-6 разработанной институтом шинной промышленности в городе Омске, выполненных Рижским филиалом ВНИИВа.

Таблица 1

Значения минимальных и максимальных значений действительной и мнимой частей динамической жесткости пневморессоры

Избыточное давление в пневморессоре, МПа

Диаметр дросселя, мм

Максимальные и минимальные значения действительной и мнимой частей динамической жесткости

, кН/м

, кН/м

, кН/м

, кН/м

Частота f максимума,Гц

0,202

15

2,6

2,8

12

0,404

15

3,0

3,0

12

Примечание: Данные в числителе относятся к значениям, полученным экспериментальным путем, а в знаменателе – расчетные значения.

Максимальные и минимальные значения действительной и мнимой частей динамической жесткости, а также частота максимума, полученные экспериментально и в результате расчета приведены в табл.1.

На рис. 2 (а, б, в и г) приведены сплошными линиями экспериментальные графики зависимости от частоты f действительных (а и б) и мнимых частей (в и г) частотных характеристик (ЧХ), полученных указанным выше образом при обработке результатов испытаний пневморессоры при давлении р=0,202 МПа и диаметрах дросселя d=15 мм (а и в) и d=12 мм (б и г). Там же пунктирными линиями нанесены графики изменения соответствующих действительных и мнимых частей динамической жесткости, рассчитанные в соответствии с выражением (1).

а) б)

в) г)

Рис. 2 Графики действительных (а и б) и мнимых (в и г) частей частотных характеристик пневморессоры при ее вертикальном нагружении; а и в для диаметра дросселя d=15 мм; б и г для диаметра d=12 мм, сплошные линии соответствуют экспериментальным данным, пунктирные линии расчетным данным.

Как видно из табл. 1, а также из рис. 2, в целом экспериментальные и расчетные оценки мнимой и действительной частей динамической жесткости, частоты максимума удовлетворительно соответствуют друг другу. Отличие в значениях этих составляющих в большом диапазоне частот составляет 10%, что можно объяснить погрешностью в регистрации и обработке экспериментальных данных. Однако экспериментальные и расчетные значения в диапазоне частот 0-2 Гц отличаются до 30%, что свидетельствует о необходимости корректировки расчетной модели. Для уменьшения расхождения в этом диапазоне частот, необходимо ввести поправочный коэффициент и умножать на него значения действительной составляющей в указанном выше диапазоне. Аналитическое выражение этого коэффициента в работе предложено в следующем виде

(4)

Таким образом, можно считать, что используемая модель пневморессоры (рис. 1) с учетом поправочного коэффициента обеспечивает удовлетворительную сходимость результатов расчета ее упругих и диссипативных характеристик с данными эксперимента и, следовательно, может быть использована при расчетах колебаний подвижного состава с пневмоподвешиванием.

Во второй главе было также исследовано влияние физических параметров пневморессоры на ее характеристики. Из приведенных в работе выражений для действительной и мнимой частей динамической жесткости модели пневморессоры видно, что они очень сложно зависят от ее параметров. Имея в виду, что в дальнейшей работе необходимо будет выбрать оптимальные значения параметров принятой модели, в этой главе была выявлена степень влияния каждого из них на диапазон (максимальное и минимальное значение) изменения и, а также на частоту максимума, которая должна лежать в диапазоне собственных частот различных форм колебаний кузова.

При выполнении этих исследований к основным параметрам модели были отнесены: эффективный диаметр пневморессоры, диаметр дросселя, соотношение между длиной дросселя и его диаметром, объемы основного и дополнительного резервуаров соответственно и. При выполнении расчетов в качестве исходных были приняты следующие значения параметров пневморессоры: 0,54 м; 0,01 м; 0,028 м3; 0,15 м3. Между длиной дросселя и его диаметром имеется выше приведенная зависимость, обеспечивающая ламинарное протекание воздуха, а исходное значение этого коэффициента было принято равным 10. В процессе исследования один из параметров пневморессоры изменялся, а значения остальных были зафиксированы, и находились соответствующие значения максимума и минимума действительной и мнимой частей динамической жесткости, а также частоты максимума. Результаты определения диапазона изменения действительной и мнимой составляющих приведены в табл. 2–4.

Из анализа данных приведенных в этих таблицах видно, что для уменьшения жесткости пневморессоры необходимо увеличить диаметр дросселя, что способствует увеличению значения частоты максимума от 0,6 до 14 Гц. Но эта частота должна лежать в диапазоне 1-3 Гц, что соответствует соб-

Таблица 2

Изменение действительной и мнимой частей динамической жесткости пневморессоры при изменении

(при =0,01м, =0,028м3, =0,15м3, =10)

Значение

изменяемого параметра

пневморессоры, м

Значение максимальных и минимальных значений действительной и мнимой частей динамической жесткости

,

кН/м

,

кН/м

,

кН/м

,

кН/м

Частота f

максимума

, Гц

0,5

122,5

778,3

0

324,6

0,6

0,54

166,6

1058,9

0

441,6

0,6

0,6

254,0

1613,9

0

673,1

0,6

Таблица 3

Изменение действительной и мнимой частей динамической жесткости пневморессоры при изменении

(при =0,54м, =0,028м3, =0,15 м3, =10)

Значение

изменяемого параметра

пневморессоры, м

Значение максимальных и минимальных значений действительной и мнимой частей динамической жесткости

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»