WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Проблемами расчёта технических и технологических параметров станций занимались учёные С.В.Земблинов, К.К.Таль, И.Г.Тихомиров, П.С. Грунтов, Н.И.Федотов, Н.Н.Шабалин, И.Б.Сотников, В.А.Персианов, Н.С.Усков, П.А.Козлов и др.

Анализ показал, что большинство известных методов расчёта тех или иных параметров сортировочных станций не соответствуют поставленной в исследовании задаче, ибо они не могут одновременно отобразить все важные аспекты технологии.

Для оценки влияния коммерческих браков на показатели работы сортировочных станций, таких как их перерабатывающая способность, полный и расчленённый простой вагонов, степень полезного использования локомотивов и путей, рекомендуется имитационное моделирование. Имитационная модель хорошо отображает соответствие технологии и схемы путевого развития, взаимодействие случайных процессов, влияние диспетчерского управления и выдает исчерпывающий набор результатов для анализа.

В третьей главе изложены результаты аналитических исследований по установлению допустимого значения (ограничения) смещения общего центра тяжести груза поперёк вагона, которое должно быть определено исходя из условия обеспечение минимальной перегруженности комплектов пружин тележек от среднего значения реакции этих пружин. При этом вагон с грузом движется по прямому участку пути с установленной скоростью.

Считая раму вагона, как абсолютно твердое тело (т. е. неизгибаемой), и пренебрегая ее поворотом за счёт горизонтальной деформации комплектов пружин, требуется установить ограничения на значения смещения общего центра тяжести тяжеловесного груза поперёк вагона [уМ] по критерию вертикальной динамики вагона. Для решения задачи воспользовались теоремой о равнодействующей плоской системы сил и понятием центра тяжести механической системы «грузрама вагонанадрессорная балка-комплект пружин», поскольку устойчивость вагона определяется положением центра тяжести системы ЦМс, а не груза ЦТогр. Начало координат О считали, совпадающим с центром пересечения осей симметрии вагона, т. е. в центре пола вагона. Ось Ох направили вдоль вагона, Оу поперёк вагона, Оz так, как показана на рис. 1. Пусть общий центр тяжести груза ЦТогр имеет координаты и. Силы упругости комплектов пружин тележек в виде реакции связей,, и определили для случая, когда общий центр тяжести системы «грузрама вагонанадрессорная балка-комплект пружин» имеет координаты и (которые на рис. 1 не показаны), а общий центр тяжести груза ЦТогр смещён поперёк вагона на величину. Общий вес груза (для штучных грузов вес груза) c учётом вертикальной переносной силы инерции, учитывающей ускоренность вертикального движения любой точки рамы вагона из-за волны неровности пути, равен.

Рис. 1. Динамическая модель рамы вагона с комплектами пружин тележек:

1 рама вагона; 2 и 3 надрессорные балки; 4 - 7 комплекты пружин

Вес механической системы «грузрама вагонанадрессорная балка-комплект пружин»:, где вес рамы вагона; вес надрессорной балки; и вертикальные переносные силы инерции соответственно рамы вагона и надрессорной балки. Здесь знак + соответствует случаю, когда вертикальное переносное ускорение направлено вверх, а знак соответствует случаю, когда вертикальное переносное ускорение направлено вниз.

Рама платформы с грузом через пятники опирается на подпятники передних 2 и задних 3 надрессорных балок тележки. Вес груза, рамы вагона и надрессорных балок являются весом механической системы «грузрама вагонанадрессорная балка-комплект пружин» в виде. В этом случае, на систему будут действовать силы, точка приложения которой определяется координатами и и реакции комплектов пружин тележки 4 7 в виде,, и.

Такой метод рассмотрения центра тяжести механической системы «груз рама вагонанадрессорная балка-комплект пружин» более общий, поскольку устойчивость вагона определяется положением центра тяжести системы ЦМс, а не груза ЦТогр.

Рассматривая условия равновесия пространственной системы параллельных сил, получили

;

;

; (1)

.

В диссертации уравнения (1) решены несколькими способами с представлением их в виде макет-документов способом итераций, матричным способом, аналитическим (символическим) решением в вычислительной среде MathCAD. Результаты решения можно представить в виде конечных аналитических формул для определения реакции комплектов пружин тележек и, что равносильны совместным решениям уравнений (1):

,. (2)

Поперечная устойчивость вагона с грузом, согласно ТУ, в зависимости от веса груза и высоты его центра тяжести относительно уровня головок рельса (УГР) требует более жестких ограничений. Поэтому, потребовав, чтобы отклонения реакции и, и не превосходили бы средние значение в соответствии с допустимой величиной коэффициента вертикальной динамики с использованием выведенных конечных аналитических формул, можно установить ограничения на значения сдвига груза поперёк вагона в зависимости от его веса при фиксированном значении и вертикального переносного ускорения, т. е..

Таким образом, на основе проведенных аналитических исследований выведены аналитические формулы для определения реакции комплектов пружин тележек при несимметричном размещении общего центра тяжести груза поперёк вагона в зависимости от среднего значения веса системы «грузрама вагонанадрессорная балка-комплект пружин» с учетом значения смещения груза поперёк вагона, базы вагона и вертикального переносного ускорения.

Результаты расчётов реакции комплектов пружин тележки при вариации сдвига груза поперёк вагона в пределах от 0 до 0.3 м с шагом 0.02 м в графическом виде представлены на рис. 2.

Согласно данным таблицы 11 ТУ, допустимое значение смещения центра тяжести груза (весом = 30 тс (300 кН) и высотой общего центра тяжести относительно УГР = 2.05 м) поперёк вагона 0.291 м. Значения реакции комплектов пружин при этом значении смещения груза равны = 132.1 и =174.1 кН при среднем значении реакции кН. Коэффициент вертикальной динамики составляет, что не соответствует его допустимому значению. Смещения общего центра тяжести груза весом = 30 тс (300 кН) поперёк вагона до расстояния 0.291 м приводит к нарушению безопасности движения. Таким образом, смещения центра тяжести груза поперёк вагона ( = 30 тс и = 2.05 м) до расстояния 0.22м является необходимым условием размещения груза в вагоне, поскольку коэффициент вертикальной динамики находится в пределах, при котором обеспечивается безопасность движения.

В диссертации изложены результаты аналитических исследований по усовершенствованию методики расчёта непосредственного определения перемещений груза и натяжений гибких элементов креплений тяжеловесного груза, размещенного со смещением общего центра тяжести поперек вагона как в статической неопределимой механической системе «путь-вагон-груз-крепление».

Рис. 2. Графические зависимости и

Рассмотрели случаи совместного приложения на груз переносных продольных, поперечных, нормальных и вертикальных сил инерции, возникающих от воздействия нормативных значений переносных ускорений вагона, а также ветровых нагрузок с учётом действия сил инерции от виляния груза относительно пола вагона при движении подвижного состава с грузом по кривому участку пути (рис. 3).

На рис. 3 показаны силы, воспринимаемые гибкими элементами креплений в виде поперечной у и нормальной силы инерции n, ветровой нагрузки W и момента сил инерции от виляния груза относительно вагона при движении подвижного состава по кривому участку пути.

Рис. 3. Физическая модель размещения груза

На рисунке обозначены: 2S расстояние между кругами катания колесной пары вагона колеи 1520 мм, равное 1.580 м; h возвышение наружной рельсовой нити, угол наклона наружной рельсовой нити относительно внутренней, определяемый как арктангенс отношения h к 2S. Здесь возвышение наружной рельсовой нити h определяется в зависимости от заданной скорости движения и радиуса кривизны траектории в данной точке кривого участка пути.

Динамическую модель креплений тяжеловесного груза, размещённого со смещением уM общего центра тяжести поперёк вагона при движении подвижного состава по кривому участку пути при одновременном действии на механическую подсистему «грузкрепление» продольных и поперечных и вертикальных сил, представим в виде, показанном на рис. 4.

Рис. 4. Динамическая модель размещения и крепления груза

На динамической модели показаны переносная продольная сила х =, возникающая из-за наличия упругих элементов (пружин) в конструкции автосцепного устройства; переносная поперечная сила у =, возникающая из-за наличия упругих элементов (комплектов пружин) в конструкции тележек вагона, а также от бокового относа вагона из-за наличия бокового зазора между гребнями колес и рельсами; переносная вертикальная сила z =, возникающая из-за наличия упругих элементов в конструкции тележек вагона, а также от подпрыгивания вагона с грузом при прохождении волны неровности пути; моменты сил инерции от виляния груза относительно вагона.

Для построения математической модели исходные данные представлены в виде геометрических размеров гибких элементов креплений и координаты точки их закрепления к стоечным скобам вагона и монтажным петлям груза для определения неизвестных натяжений в этих элементах креплений Si (например, – количество таких элементов крепления), нормальной и касательной составляющей реакции связи N и Fтр, которые приложены к точке с координатами уN xN так же подлежащими нахождению, совместно с определяемыми значениями малых, но возможных перемещений груза x по оси Ox, y по оси Oy и его поворота вокруг оси Oz.

Задача решена составлением системы алгебраических уравнений с использованием проекций гибких элементов креплений на оси координат, которые могут быть решены методом итераций с использованием возможности вычислительной среды MathCAD.

В четвёртой главе изложены методические основы по определению перемещений и натяжений в гибких элементах креплений груза, размещённого в вагоне со смещением общего центра тяжести относительно продольной оси симметрии вагона при одновременном действии продольных, поперечных и вертикальных сил при движении поезда по кривому участку пути.

Приведены результаты вычислительных экспериментов по определению несущих способностей гибких упругих элементов креплений груза, размещённого в вагоне со смещением центра тяжести поперёк вагона при движении поезда по кривому участку с учётом того, что на систему «грузкрепление» одновременно действуют продольные (Фх и Wх), поперечные (Фу, Фn и Wу) и вертикальные (Фz) переносные силы инерции, а также момент инерции от виляния Мz груза относительно вагона.

В диссертации приводится обоснование выбора рационального значения присваиваемых начальных значений натяжений в креплениях груза при составлении программы расчёта при значениях aex = 0.25g, аеу = 0.38 g и aez = 0.46g; проверка адекватности составленных программ расчета натяжений в креплениях груза при действии продольных и поперечных сил в отдельности с методикой П8 ТУ, разработанной проф. Зылевым В.Б., где получено качественное совпадение результатов таких исследований.

В диссертации приведены результаты вычислительных экспериментов, выполненных в среде MathCAD при вариации различных значении смещений центра тяжести груза поперёк вагона (в пределах от о до ± 0.292 м) и кинематических параметров пути.

Графические зависимости S7 = f(уМ) представлены на рис. 5.

Анализируя полученные результаты исследований по установлению зависимости S7 = f(уМ), можно отметить, что при смещении центра тяжести груза в сторону внутренней рельсовой нити до уМ = -240 мм значение натяжения в гибком элементе крепления 7 находится в пределах допустимого, а свыше этой величины превышает допустимое значение (38.7 кН).

Рис. 5. Графические зависимости S7 = f(уМ)

Для практики можно рекомендовать ограничить смещение груза весом 30 тс и высотой общего центра тяжести вагона с грузом над УГР 2050 мм, закреплённого гибкими элементами 6 мм и числом нитей 6, до значения уМ = ±220 мм (вместо 290 мм по табл.11 ТУ) в пользу повышения надежности этих креплений. В связи с этим смещения центра тяжести груза поперек вагона до расстояния 0.220 м является достаточным условием размещения груза в вагоне.

Смещение центра тяжести груза поперёк вагона в сторону возвышения наружной рельсовой нити (+уМ) приводит к уменьшению поперечных сдвигов груза и снижению натяжений в гибких элементах креплений, предназначенных для удержания груза от сдвига поперёк вагона, и, соответственно этому, к повышению нагрузочных способностей этих элементов креплений. В то же время, смещение центра тяжести груза поперёк вагона в сторону внутренней рельсовой нити (-уМ) приводит к увеличению поперечных сдвигов груза и увеличению натяжений в гибких элементах креплений и, соответственно этому, к снижению нагрузочных способностей этих элементов креплений.

В пятой главе выполнено построение имитационной модели на примере нечётной системы станции Свердловск - сортировочный. Модель построена с помощью имитационной системы ИСТРА, представляющей собой абстрактную модель, которая при задании параметров структуры и технологии превращается в модель конкретного объекта.

Абстрактная модель S представляет собой упорядоченную тройку

, (3)

где – множество элементов, – множество операций, – оператор управления.

Структура абстрактной модели выбрана таким образом, чтобы получить наиболее адекватное описание транспортных процессов и наиболее экономную реализацию на ЭВМ.

В имитационной системе операция формально определяется таким образом, чтобы она максимально соответствовала существующему содержательному значению.

Техническая структура моделируемого объекта представляется при помощи элементов. По своим свойствам элементы подразделяются на числовые и логические. Числовые элементы используются для отображения устройств, имеющих свойства бункера (или емкости). Логические элементы не имеют свойства накопления и могут принимать только два состояния – «занято» и «свободно». С их помощью отображаются пути, стрелки, локомотивы, бригады осмотра и т.п. Логические элементы включают в себя подмножества базисных, промежуточных и параллельных элементов.

Технология работы моделируемого объекта в имитационной системе отображается при помощи операций. По характеру моделируемых процессов все операции модели условно можно разделить на три группы – технологические, информационные и управляющие.

Технологические имитируют операции по работе с грузопотоком и, как следствие, продвижение какого-либо потока в пространстве и времени.

Pages:     | 1 || 3 |






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