WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Рис. 11. Реализации процессов вынужденных колебаний относительных суммарных продольных скоростей скольжения левого и правого колес при «наезде» на масляное пятно (а) и их спектральные плотности в низкочастотном (б) и высокочастотном (в) диапазонах

Рис. 12. Реализации процессов вынужденных колебаний суммарных продольных сил крипа левого и правого колес при «наезде» на масляное пятно (а) и их спектральные плотности в низкочастотном (б) и высокочастотном (в) диапазонах

Учет крутильных колебаний практически никак не сказывается на показателях виброзащиты: коэффициентах динамики второй ступени подвешивания, максимальных ускорениях и коэффициентах плавности хода в кабине машиниста. Однако крутильные колебания в тяговой передаче необходимо учитывать при расчете показателей безопасности движения: рамных и боковых сил.

При движении экипажа в кривых участках пути, для уточнения механизмов взаимодействия процессов проскальзывания и процессов тяги было смоделировано свободное движение секции электровоза ВЛ10у в кривой радиуса 350м со скоростью 22км/ч с повышенным значением силы тяги секции 260кН. При этом помимо проскальзывания колес, вызванного горизонтальными колебаниями экипажа и крутильными колебаниями в его тяговых передачах, возникает дополнительное проскальзывание колес, движущихся по наружному рельсу, вследствие прохождения ими большего пути, по сравнению с путем, пройденным колесами по внутреннему рельсу. При этом скорости скольжения колес, движущихся по наружному рельсу на 10% больше скоростей колес, движущихся по внутреннему рельсу (рис. 13).

При входе локомотива в переходную кривую возникают колебания относительных суммарных продольных скоростей скольжения левого и правого колес с частотой 6,2Гц, не вызывающие срыва сцепления, так как (рис. 13, г). При выходе из переходной кривой также появляются колебания относительных продольных скоростей скольжения левого и правого колес с частотой 6,4Гц (рис. 13, д). Таким образом, колебательные процессы относительных продольных скоростей скольжения при входе и выходе экипажа из кривой не вызывают срыва сцепления и не соответствуют высокочастотным процессам в тяговой передаче при срыве сцепления.

Рис. 13. Относительные суммарные продольные скорости скольжения колес при движении в кривой без срыва сцепления (а), высокочастотные пробуксовки колес при входе в кривую (б) и при выходе из нее (в), амплитудные спектры колебаний относительных скоростей скольжения колес при входе в кривую (г) и при выходе из нее (д)

При прохождении круговой кривой был смоделирован «наезд» правого колеса первой по ходу движения колесной пары, движущегося по наружному рельсу, на масляное пятно, что также имитировалось снижением коэффициента сцепления данного колеса в 2 раза. В момент времени = 20с происходит «наезд» правого колеса первой колесной пары на масляное пятно, что вызывает срыв сцепления. При этом в колебаниях относа колесной пары (рис. 14, а) появляется слагаемое на высокой частоте 43,5Гц (рис. 14, в), что может быть объяснено набеганием гребня бандажа на рельс. Данная высокая частота накладывается на основную низкую частоту 6,2Гц, прослеживающуюся во всех видах совместных колебаний: относа и виляния колесной пары и тележки, кроме боковой качки тележки. Следует отметить, что срыв сцепления при движении в кривой не привел к появлению высоких частот от крутильных колебаний в горизонтальных колебаниях экипажа, как это было при движении в прямой: вместо частот колебаний порядка 60 – 75Гц прослеживается частота 6,2Гц. Следовательно, можно сделать вывод, что при рассмотрении совместных колебаний экипажа при движении в кривой влияние высокочастотных крутильных колебаний, возникающих в тяговой передаче локомотива при срыве сцепления, в горизонтальных колебаниях экипажа не прослеживается.

Рис. 14. Реализация процесса колебаний относа первой колесной пары (а) при движении в кривой, то же при срыве сцепления в увеличенном масштабе времени (б) и амплитудный спектр колебаний относа после срыва сцепления (в)

Для повышения критической скорости электровоза до 173км/ч был произведен ряд расчетов с различными величинами жесткостей связей между осью колесной пары и рамой тележки в продольном и поперечном направлениях. Величины этих жесткостей на серийных тележках составляют 45000кН/м и 5000 кН/м соответственно. По результатам расчетов были найдены новые величины указанных жесткостей 28500кН/м и 2800кН/м, обеспечивающие необходимое повышение критической скорости движения.

После этого были проведены расчеты по определению показателей динамических качеств с новыми значениями жесткостей связей между осью колесной пары и рамой тележки в продольном и поперечном направлениях. При этом произошло снижение всех ПДК во всем диапазоне скоростей, наибольшее снижение на 42% обеспечивается для рамных сил при скорости движения 60км/ч. Таким образом, снижение величин жесткостей в буксовой ступени подвешивания приводит к увеличению критической скорости движения экипажа, а также к улучшению ПДК во всем диапазоне скоростей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Горизонтальные колебания модели секции электровоза ВЛ10у и крутильные колебания в тяговом приводе каждой колесной пары при движении в прямых и кривых участках пути могут быть описаны математической моделью, состоящей из 24 и 12 нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка соответственно. Совместные горизонтальные и крутильные колебания описываются математической моделью из 36 дифференциальных уравнений.

2. Выбранная методика исследования свободных колебаний экипажа на основе сравнения значений частот, полученных по результатам численного интегрирования уравнений и с помощью QR-алгоритма позволяет исключить ошибки при решении системы дифференциальных уравнений и проверить их алгоритмизацию. Результаты расчетов горизонтальных колебаний электровоза ВЛ10у, полученных на математической модели, обеспечивают удовлетворительную сходимость с экспериментальными данными ВНИИЖТ при движении в прямой и кривой.

3. При решении задач устойчивости движения необходимо учитывать нелинейности системы, которые привносят специфические особенности в характер движения экипажа. Критическая скорость экипажа как нелинейной системы ниже, чем для линеаризованной системы. Так, например, для электровоза ВЛ10у критическая скорость уменьшилась от 180км/ч для линеаризованной системы до 120км/ч для нелинейной системы, т. е. на 33%. При превышении критической скорости экипаж совершает автоколебания в стационарном режиме, характеризующиеся устойчивыми предельными циклами, не зависящими от начальных условий. Амплитуды этих колебаний возрастают с увеличением скорости движения, тогда как частоты остаются мало зависимыми от скорости.

4. Энергия вынужденных горизонтальных колебаний проявляется на частотах свободных колебаний, а также и на других частотах, соответствующих частотам возмущений и определяемых влиянием запаздывания в системе. При этом при скорости движения близкой к конструкционной включаются в работу элементы с нелинейными упругими характеристиками, что вызывает появление дополнительных слагаемых в горизонтальных колебаниях на более высоких частотах.

5. При превышении силой тяги сил сцепления колес с рельсами возникает пробуксовка колес, сопровождающаяся низко и высокочастотными процессами автоколебаний. Низкочастотные циклы автоколебаний определяются плавными переходами с ниспадающего на возрастающий участок кривой сцепления. Высокочастотные циклы автоколебаний вызваны свободными колебаниями колес на угловых жесткостях оси колесной пары и соответствующего конца вала якоря и происходят за счет потребления энергии от тягового двигателя. Функции регулятора притока порций энергии при этом выполняют силы сцепления в контакте колес с рельсами, способствующие самовозбуждению автоколебаний.

6. При рассмотрении вопросов, связанных с колебаниями подвижного состава в горизонтальной плоскости в прямых и кривых участках пути необходимо учитывать влияние крутильных колебаний в тяговых передачах на горизонтальные колебания экипажа, так как в колебаниях относа, боковой качки кузова тележки, а также относа колесной пары появляются постоянные составляющие и увеличиваются показатели безопасности движения, а именно рамные и боковые силы.

7. Влияние горизонтальных колебаний экипажа на крутильные колебания в тяговых передачах можно не учитывать, так как зависимости продольных сил крипа от соответствующих скоростей проскальзывания колес не изменяются при учете горизонтальных колебаний локомотива по сравнению с аналогичными зависимостями при крутильных колебаниях.

8. При рассмотрении совместных колебаний экипажа при движении в кривой влияние крутильных колебаний в тяговой передаче локомотива проявляется в колебаниях относа и виляния экипажа с частотой 6,2 – 6,4Гц почти в 10 раз меньшей частот крутильных колебаний.

9. При входе экипажа в переходную кривую и выходе из нее возникают проскальзывания колес, носящие колебательный характер, вследствие того, что правое колесо по наружному рельсу проходит больший путь, чем левое колесо по внутреннему. При этом срыва сцепления не происходит.

10. Для обеспечения необходимой величины критической скорости движения 173км/ч необходимо снизить величины продольных и поперечных жесткостей в буксовой ступени подвешивания до значений = 28500кН/м и = = 2800кН/м соответственно, при этом происходит снижение ПДК во всем диапазоне скоростей движения.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Савоськин А. Н., Васильев А. П. Особенности устойчивости движения колесной пары, упруго связанной с тележкой // Вестник МИИТа, Научно-технический журнал. – Вып. 16.: МИИТ, 2006. с. 3

2. Савоськин А. Н., Васильев А. П. Исследование устойчивости извилистого движения электровоза // Труды VIII Научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». – М.: МИИТ, 2007. с.V-22.

3. Савоськин А. Н., Васильев А. П. Влияние нелинейных характеристик на особенности извилистого движения рельсового экипажа // Вестник МИИТа, Науч-но-технический журнал. – Вып. 17.: МИИТ, 2007. с. 38

4. Савоськин А. Н., Бурчак Г. П., Васильев А. П. Исследование движения в кривой электровоза ВЛ10у // Вестник МИИТа, Научно-технический журнал. – Вып. 18.: МИИТ, 2008. с. 33

5. Васильев А. П., Савоськин А. Н., Бурчак Г. П. Исследование движения в кри-

вой четырехосного электровоза // Труды V международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «TRANS-MECH-ART-CHEM». – М.: МИИТ, 2008. с. 28.

6. Васильев А. П., Савоськин А. Н. Особенности горизонтальных колебаний четырехосной секции электровоза // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «ТРАНСПОРТ, НАУКА, БИЗНЕС: ПРОБЛЕМЫ И СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ»: Сб. научн. Тр. – Екатеринбург: УрГУПС. – 2008. с. 199.

7. Савоськин А. Н., Васильев А. П. Методика и результаты исследования вынужденных случайных горизонтальных колебаний четырехосной секции электровоза // Труды IX Научно-практической конференции «Безопасность движения поездов». – М.: МИИТ, 2008. с. V-9.

8. Савоськин А. Н., Чучин А. А., Васильев А. П. Процессы автоколебаний, возникающие при срыве и восстановлении сцепления колеса электровоза с рельсом // Материалы международной научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки «ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ХХI ВЕКА», выпуск 5. Хабаровск: ДВГУПС, 2008. с.151-154.

9. Савоськин А. Н., Васильев А. П. Динамические качества рельсового экипажа: сравнительный анализ // Журнал «Мир транспорта», М. 2008. №4. с. 62-65.

10. Савоськин А. Н., Васильев А. П. Исследование процессов совместных свободных горизонтальных колебаний секции электровоза ВЛ10у и крутильных колебаний в тяговой передаче // Журнал «Транспорт: наука, техника, управление». М. 2009. №6. с. 35-38.

ВАСИЛЬЕВ АНДРЕЙ ПАВЛОВИЧ

ВЗАИМОСВЯЗЬ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

ЛОКОМОТИВОВ И КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ В ИХ

ТЯГОВЫХ ПЕРЕДАЧАХ

Специальность 05.22.07 –

Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

Подписано к печати _________ Формат бумаги 60х84/16

Объем 1,5 п.л. Заказ № ____ Тираж 80 экз.

Типография МИИТа. 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ГСП-4.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||






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